岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (2): 539-551.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0296
潘秋景1,吴洪涛1,张子龙1,宋克志2
PAN Qiu-jing1, WU Hong-tao1, ZHANG Zi-long1, SONG Ke-zhi2
摘要: 复合地层中盾构掘进诱发地表沉降的准确预测是隧道工程安全建设与施工决策的关键问题。基于隧道施工诱发地层变形机制构建隧道收敛变形与掘进位置的联系,并将其耦合至深度神经网络(deep neural network,简称DNN)框架,建立了预测盾构掘进诱发地层变形的物理信息神经网络(physics-informed neural network,简称PINN)模型。针对隧道上覆多个地层的地质特征,提出了多域物理信息神经网络(multi-physics-informed neural network,简称MPINN)模型,实现了在统一的框架内对不同地层的物理信息分区域表达。结果表明:MPINN模型高度还原了有限差分法的计算结果,可以准确预测复合地层中隧道开挖诱发的地表沉降;由于融入了物理机制,MPINN模型对隧道施工诱发地表沉降的问题具有普适性,可应用于不同地质和几何条件下隧道诱发地表沉降的预测;基于工程实测数据,提出的MPINN模型准确预测了监测断面的地表沉降曲线,可为复合地层下盾构掘进过程中地表沉降的预测预警提供参考。
中图分类号: U 25| [1] | 蔡启航, 董学超, 郭明伟, 卢正, 徐安, 蒋凡, . 基于刃脚土压力的超大锚碇沉井基础下沉智能预测[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 377-388. |
| [2] | 江晓童, 张西文, 吕颖慧, 李仁杰, 江浩, . 机器学习在岩土工程中的应用现状与未来展望[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 419-436. |
| [3] | 黄大维, 卢文剑, 罗文俊, 余珏, . 盾构隧道同步注浆对砂土地层竖向位移与周围土压力影响试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2837-2846. |
| [4] | 宋利埼, 章敏, 徐筱, 孙静雯, 俞奎, 李昕尧, . 考虑管片接头转动效应的盾构隧道光纤反演分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2483-2494. |
| [5] | 宋牧原, 杨明辉, 陈伟, 卢贤锥, . 基于自注意力-循环神经网络模型的盾构引发的土体沉降预测[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2613-2625. |
| [6] | 宋伟涛, 张佩, 杜修力, 林庆涛, . 土性对浅埋盾构隧道施工地层响应影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2179-2188. |
| [7] | 黄明华, 钟煜轩, 陆锦斌, 王克平. 基于非连续地基梁模型的基坑开挖诱发下卧盾构隧道变形分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 492-504. |
| [8] | 谢立夫, 关振长, 黄明, 丘华生, 许超. 考虑主动铰接的盾构-地层相互作用模型及求解研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3574-3584. |
| [9] | 真嘉捷, 赖丰文, 黄明, 廖清香, 李爽, 段岳强. 基于时序聚类和在线学习的盾构掘进地层智能识别方法[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3615-3625. |
| [10] | 黄大维, 刘家璇, 谭满生, 邓翔浩, 黄永亮, 翁友华, 陈升平, . 盾构隧道底部注浆抬升模拟试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 371-381. |
| [11] | 王小刚, 杨建平, 陈卫忠, 李慧, . 盾构隧道结构响应特征及接缝刚度分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 485-495. |
| [12] | 贺隆平, 姚囝, 王其虎, 叶义成, 凌济锁, . 基于自动机器学习的岩爆烈度分级预测模型[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2839-2848. |
| [13] | 龙潇, 孙锐, 郑桐, . 基于卷积神经网络的液化预测模型及可解释性分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2741-2753. |
| [14] | 杨洋, 魏怡童. 基于分类树的液化概率等级评估新方法[J]. 岩土力学, 2024, 45(7): 2175-2186. |
| [15] | 邓志兴, 谢康, 李泰灃, 王武斌, 郝哲睿, 李佳珅, . 基于粗颗粒嵌锁点高铁级配碎石振动压实质量控制新方法[J]. 岩土力学, 2024, 45(6): 1835-1849. |
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