基于代理模型的地铁隧道结构变形预测数字孪生方法

摘要：

目的:以地铁隧道邻近基坑开挖为典型场景,提出一种基于代理模型的地铁隧道结构变形预测数字孪生方法.方法:构建了邻近基坑开挖引发地铁隧道变形的参数化有限元模型,筛选13个关键参数作为模型输入,以隧道上5个不同位置的横向位移与竖向位移作为模型输出;通过均匀设计生成有限元算例样本,基于BP(反向传播)神经网络建立代理模型,以工程实测数据进行模型验证.结果 及结论:隧道横向位移和竖向位移在训练集和验证集上的预测精度大于91.38％,在测试集上的预测精度大于80.00％,计算时间为毫秒级;以上海浦东地区某地块基坑工程案例进行验证,代理模型预测值与工程实测值的误差小于1.5 mm,表明代理模型能够准确预测邻近基坑开挖引发的地铁隧道变形;该方法准确率和实时性初步达到了隧道运维数字孪生应用的性能要求.

关键词：地铁隧道、基坑开挖、参数化有限元模型、代理模型、数字孪生

所属期刊栏目：26

分类号：U456.3(隧道工程)

资助基金：上海市科委科技创新行动计划社会发展科技攻关项目21DZ1203504

在线出版日期：2023-10-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：133-137