岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (6): 1835-1849.doi: 10.16285/j.rsm.2023.1001
邓志兴1,谢康1,李泰灃2,王武斌3,郝哲睿1,李佳珅1
DENG Zhi-xing1, XIE Kang1, LI Tai-feng2, WANG Wu-bin3, HAO Zhe-rui1, LI Jia-shen1
摘要: 为解决基于干密度评估压实质量所存在的压实时间不定、评价指标单一等问题,提出了一种基于粗颗粒嵌锁点的高铁级配碎石(high-speed railway graded aggregate,简称HRGA)振动压实控制新方法。首先,结合力学指标动刚度Krb和修正地基系数K20完善振动压实评估体系,进一步提出了压实控制嵌锁点Tlp指标,并通过室内试验研究了Tlp前后级配碎石的力学性能及适用性;其次,通过振动压实试验建立了Tlp与HRGA的各项性能指标之间的关系,并结合灰色关联度分析(grey relation analysis,简称GRA)算法分析了Tlp的主控特征;最后,基于机器学习(machine learning,简称ML)方法提出了Tlp预测模型,结合三层次优选体系选择最佳Tlp预测模型,并利用SHapley Additive exPlanations(SHAP)可解释性方法对最佳ML模型进行了解释。结果表明:基于Tlp可确定最优振动时间,进而控制压实质量;基于GRA算法明确Tlp的主控特征为填料最大粒径dmax、级配参数b、级配参数m、扁平细长颗粒Qe和洛杉矶磨耗LAA;计算各Tlp预测模型的综合评价指标(comprehensive evaluation index,简称CEI)依次为改进粒子群优化的人工神经网络(artificial neural networks for improved particle swarm optimization,简称IPSO-ANN)模型>改进粒子群优化的支持向量回归(support vector regression for improved particle swarm optimization,简称IPSO-SVR)模型>改进粒子群优化的随机森林(random forest for improved particle swarm optimization,简称IPSO-RF)模型,IPSO-ANN模型最佳;基于SHAP方法得到总体重要性值排序为dmax(17.31)>b(13.93)>m(6.59)>Qe(2.17)>LAA(1.54),该结果与GRA算法的结果相印证,表明SHAP方法可提升ML模型的可理解性。该研究成果可为振动压实的质量评估提供新思路,也为振动压实智能化控制提供强有力的理论支撑。
中图分类号: U213.1| [1] | 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. |
| [2] | 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. |
| [3] | 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. |
| [4] | 赵阳, 卢正, 颜廷舟, 李剑, 唐楚轩, 邱煜, 姚海林, . 土工格室加筋路基振动压实行为及预应力效应[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 771-782. |
| [5] | 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. |
| [6] | 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. |
| [7] | 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. |
| [8] | 潘秋景, 吴洪涛, 张子龙, 宋克志, . 基于多域物理信息神经网络的复合地层隧道掘进地表沉降预测[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 539-551. |
| [9] | 蒋明镜, 张卢丰, 韩亮, 姜朋明, . 基于符号回归算法的结构性砂土损伤规律研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(12): 3768-3778. |
| [10] | 吴爽爽, 胡新丽, 孙少锐, 魏继红, . 间歇式滑坡变形力学机制与单体预警案例研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 593-602. |
| [11] | 董学超, 郭明伟, 王水林, . 基于LightGBM的超大沉井下沉状态预测及传感器优化布置[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1789-1799. |
| [12] | 仉文岗, 顾鑫, 刘汉龙, 张青, 王林, 王鲁琦, . 基于贝叶斯更新的非饱和土坡参数概率 反演及变形预测[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 1112-1122. |
| [13] | 朱晟, 卢知是, 刘纯, 王京, . 堆石体现场振动压实试验研究与应用[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2569-2577. |
| [14] | 张家玲,徐光辉,蔡 英. 连续压实路基质量检验与控制研究[J]. , 2015, 36(4): 1141-1146. |
| [15] | 苏国韶,张克实,吕海波. 位移反分析的粒子群优化-高斯过程协同优化方法[J]. , 2011, 32(2): 510-515. |
|
||