基于改进粒子群算法的土参反演及基坑开挖变形预测
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作者:
作者单位:

1.同济大学 上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室,上海 201804;2.上海申通地铁集团有限公司, 上海 201102;3.中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038;4.宁波市市域铁路投资发展有限公司, 浙江 宁波 315101

作者简介:

何 平,博士生,主要研究方向为基坑开挖伺服支撑系统自适应调控及土体参数反演。 E-mail:peace@tongji.edu.cn

通讯作者:

狄宏规,副教授,博士生导师,工学博士,主要研究方向为城市轨道交通地下工程智能施工与控制。 E-mail:2012dihonggui@tongji.edu.cn

中图分类号:

U25;TP301.6

基金项目:

国家自然科学基金(52278456)


Soil Parameter Inversion and Foundation Pit Excavation Deformation Prediction Based on MLAPSO
Author:
Affiliation:

1.Shanghai Key Laboratory of Rail Infrastructure Durability and System Safety, Tongji University, Shanghai 201804, China;2.Shanghai Shentong Metro Co., Ltd., Shanghai 201102, China;3.State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100083, China;4.Ningbo Regional Railway Investment and Development Co., Ltd., Ningbo 315101, China

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    摘要:

    为克服传统智能优化算法精度低、效率慢、易陷入局部最优的问题,提出了一种基于多级学习的自适应粒子群优化算法(MLAPSO)。该算法引入佳点集策略及多重搜索机制,包括全局搜索、FDB机制及Levy飞行策略,CEC-2022基准函数测试表明,MLAPSO在搜索精度和稳定性方面显著优于传统优化算法。进一步结合基坑开挖的荷载—结构模型,提出了基于MLAPSO的土体参数反演及基坑分阶段开挖变形预测方法。应用某地铁站基坑变形监测数据进行验证,结果表明,该方法能准确反演土体参数,且利用反演参数预测的围护结构变形与实测变形吻合较好,验证了该方法的正确性。

    Abstract:

    To overcome the limitations of traditional intelligent optimization algorithms, such as low accuracy, slow convergence, and susceptibility to local optima, this paper proposes a multilevel learning adaptive particle swarm optimization (MLAPSO) algorithm. The algorithm incorporates a best-point set strategy and multiple search mechanisms, including global search, the FDB mechanism, and the Levy flight strategy. Tests on the CEC-2022 benchmark functions demonstrate that MLAPSO significantly outperforms traditional optimization algorithms in terms of search accuracy and stability. Furthermore, combined with the load-structure model of foundation pit excavation, it proposes a method for soil parameter inversion and staged deformation prediction of foundation pits based on MLAPSO. The method is validated using monitoring data from a metro station. Results show that the approach can accurately invert soil parameters, and the predicted deformation of the retaining structures based on these parameters aligns closely with measured deformations, confirming the effectiveness and reliability of the method.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

何平,官子愈,狄宏规,郭慧吉,吴迪,周俊宏,周顺华.基于改进粒子群算法的土参反演及基坑开挖变形预测[J].同济大学学报(自然科学版),2026,54(1):87~97

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  • 收稿日期:2024-09-02
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  • 在线发布日期: 2026-01-20
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