岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (7): 2235-2247.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0588CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0588
刘德仁,王凯强,张延杰,王帅群,王宇飞
LIU De-ren, WANG Kai-qiang, ZHANG Yan-jie, WANG Shuai-qun, WANG Yu-fei
摘要:
黄土湿陷系数预测方法以回归分析为主,但受黄土区域性影响显著,预测准确度不足。现有的机器学习预测方法存在解释性局限。针对陇西地区黄土,通过相关性与聚类分析筛选密度、饱和度、自重应力、液限和内摩擦角5个关键影响因素,基于极端梯度提升树(extreme gradient boosting,简称XGBoost)、随机森林(random forest,简称RF)、支持向量机(support vector machine,简称SVM)和回归分析方法构建了黄土湿陷系数预测模型,并结合沙普利加性解释(Shapley additive explanations,简称SHAP)技术对预测结果进行了可解释性分析。研究结果表明:陇西黄土湿陷系数与密度、干密度、孔隙比、饱和度、内摩擦角等指标的相关系数在0.63~0.90之间,具有极强或强的相关性;XGBoost模型和RF模型的湿陷系数及湿陷性等级预测准确率均超90%,性能优于SVM模型和回归方法。SHAP分析揭示,密度小于1.44 g/cm3的黄土湿陷概率较高,饱和度大于29.0%的黄土湿陷等级相对较低,且处于高饱和度、高自重应力状态下的黄土湿陷倾向性更弱,湿陷性等级更低。研究结果可为陇西地区黄土工程建设提供理论参考。
中图分类号: TU 452| [1] | 孙嘉豪, 李地元, 解联库. 硬岩矿柱稳定性预测的改进稳健随机森林算法[J]. 岩土力学, 2026, 47(5): 1788-1800. |
| [2] | 葛鑫博, 黄俊, 赵同彬, 陶刚, 马洪岭, 王威. 人工智能在压缩空气储能地下工程中的应用综述[J]. 岩土力学, 2026, 47(2): 413-425. |
| [3] | 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. |
| [4] | 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. |
| [5] | 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. |
| [6] | 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. |
| [7] | 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. |
| [8] | 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. |
| [9] | 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. |
| [10] | 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. |
| [11] | 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. |
| [12] | 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. |
| [13] | 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. |
| [14] | 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. |
| [15] | 王铁行, 金 鑫, 罗 扬, 张松林. 考虑卸荷作用的黄土湿陷性评价方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1281-1290. |
|
||