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Intelligent decision-making for TBM tunnelling control parameters using multi-objective optimization

delete2024-09-01
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OA
AI
S
Shaokang Hou
刘耀儒 封面图
刘耀儒 (Yaoru Liu) *
J
Jialin Yu *
R
Rujiu Zhang
李
李承辉 (Cheng‐Hui Li)
G
Gao, Chenfeng
DOI:10.1016/j.jrmge.2024.09.001delete
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摘要

摘要

En 中文
在隧道施工中,隧道掘进机(TBM)掘进通常依赖手动经验与次优控制参数,这极易导致效率低下和成本高昂。本研究提出了一种基于多目标优化(MOO)的TBM掘进控制参数智能决策方法。首先,通过中国松花江(YS)隧道工程的数据预处理获取有效的TBM运行数据集。接着,所提出的方法首先开发机器学习模型,用于预测TBM掘进性能参数(即总推力和刀盘扭矩)、岩体分类以及风险(即隧道坍塌和盾构卡塞)。然后,考虑三个优化目标(即掘进速率、破岩能耗和刀盘滚刀磨损),建立MOO框架及其对应的数学表达式。采用DE-NSGA-II算法求解帕累托最优前沿。最后,通过满意解确定准则获得最优控制参数(即掘进速度和刀盘转速),能够在满足要求的前提下平衡施工安全与效率。此外,该方法通过50例TBM掘进案例进行验证,显示出良好的应用潜力。(c) 2025中国科学院武汉岩土力学研究所。由Elsevier B.V.出版。本文为开放获取文章,采用CC BY-NC-ND许可协议(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/。
Keyword:
Intelligent decision-making
Multi-objective optimization (MOO)
Control parameters
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