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坝基灌浆量预测ISSA-Stacking集成学习代理模型研究 被引量：1
1
作者 祝玉珊 王晓玲 +3 位作者 崔博 陈文龙 轩昕祺 余红玲 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期174-185,共12页
灌浆量预测对坝基灌浆施工具有重要意义.由于灌浆工程隐蔽且复杂,传统方法难以实现准确高效的灌浆量预测.代理模型是一种能够建立影响因素与响应值之间近似关系的快速求解方法,然而单一代理模型的预测稳定性和准确性较低,组合代理模型... 灌浆量预测对坝基灌浆施工具有重要意义.由于灌浆工程隐蔽且复杂,传统方法难以实现准确高效的灌浆量预测.代理模型是一种能够建立影响因素与响应值之间近似关系的快速求解方法,然而单一代理模型的预测稳定性和准确性较低,组合代理模型仅将单一模型结果进行加权平均,预测精度仍有待提高.为解决上述问题,本文提出一种ISSA-Stacking集成学习代理模型新方法用于灌浆量预测研究.首先,针对灌浆量预测具有数据量小、影响因素与灌浆量之间非线性关系复杂且预测不确定性较大等特性,基于Stacking集成学习策略,选取在小样本预测中表现优越的支持向量回归(SVR)、具有良好非线性拟合能力的BP神经网络(BPNN)和预测泛化性能及稳定性高的随机森林(RF)等算法作为基学习器,采用自适应学习和不确定性处理能力强的自适应神经模糊推理系统(ANFIS)作为元学习器以集成上述机器学习算法的优势,构建具有更优预测性能和泛化能力的Stacking集成学习方法作为代理模型;其次,为进一步提高模型预测精度,采用混沌理论和Lévy飞行策略改进的麻雀搜索算法(ISSA)对集成学习代理模型进行参数同步优化;最后,将所提ISSA-Stacking集成学习代理模型应用于某实际灌浆工程的灌浆量预测并与其他方法进行对比分析.结果表明,所提方法具有较高的预测精度,绝对平均误差仅为0.21 m^(3);与组合代理模型及单一代理模型(SVR、BPNN和RF)相比,平均精度分别提高24.34%、30.84%、32.68%和26.56%,为灌浆量预测提供了一种新思路. 展开更多
关键词 灌浆量预测 Stacking集成学习方法 代理模型 麻雀搜索算法
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基于改进SVR算法的灌浆功率阈值预测方法研究 被引量：5
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作者 王晓玲 薛林丽 +3 位作者 佟大威 余佳 祝玉珊 王佳俊 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期771-780,共10页
灌浆过程中将灌浆功率控制于阈值范围之内,有利于保证灌浆安全和质量.目前施工现场多根据有限个原位点的灌浆生产性试验,结合专家经验确定灌浆功率阈值.为实现灌浆功率阈值的科学预测,本研究在三维精细裂隙网络模拟和支持向量回归(SVR)... 灌浆过程中将灌浆功率控制于阈值范围之内,有利于保证灌浆安全和质量.目前施工现场多根据有限个原位点的灌浆生产性试验,结合专家经验确定灌浆功率阈值.为实现灌浆功率阈值的科学预测,本研究在三维精细裂隙网络模拟和支持向量回归(SVR)算法两方面提出了改进技术.前者采用改进的拉丁超立方抽样(ILHS)方法模拟出与实际分布拟合度更高的裂隙参数,从而可构建与岩体实际地质情况一致性更高的三维精细裂隙网络模型,基于建立的裂隙模型和灌浆实时监控与分析系统采集地质参数和施工参数来构建灌浆功率阈值预测模型的输入参数集,具体包括:裂隙数量、裂隙平均迹长、裂隙平均倾向、裂隙平均倾角、灌前透水率、孔序、孔深和设计压力.后者采用改进蝗虫优化算法(IGOA)对SVR算法进行改进,实现对惩罚因子C、核参数g以及不敏感损失系数ε的优化计算,其中IGOA中通过引入混沌理论、动态权重和Lévy飞行以弥补算法易陷入局部最优的不足,提高算法的搜索能力.基于IGOA-SVR算法构建了灌浆功率阈值预测模型,可实现各灌浆孔孔段的灌浆功率阈值高精度预测.将所提出的算法和预测模型应用于西南某水电站灌浆工程灌浆功率阈值的预测分析,通过与4种常用的预测模型进行对比,表明其比现有常用模型具有更高的精度. 展开更多
关键词 灌浆功率阈值 三维精细裂隙网络 拉丁超立方抽样方法 蝗虫优化算法 支持向量回归
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基于三维随机裂隙网络的坝基多孔分序灌浆数值模拟 被引量：3
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作者 李瑞金 赵梦琦 +1 位作者 王晓玲 祝玉珊 《水力发电》 北大核心 2017年第5期64-69,共6页
大坝基岩内节理裂隙数量众多、分布随机性强。针对裂隙灌浆数值模拟研究现状,在耦合多孔的三维随机裂隙网络岩体灌浆模型的基础上,提出了多孔分序灌浆实现方法,并结合实际工程,进行了考虑隙宽随机分布的裂隙灌浆数值模拟研究,分析了灌... 大坝基岩内节理裂隙数量众多、分布随机性强。针对裂隙灌浆数值模拟研究现状,在耦合多孔的三维随机裂隙网络岩体灌浆模型的基础上,提出了多孔分序灌浆实现方法,并结合实际工程,进行了考虑隙宽随机分布的裂隙灌浆数值模拟研究,分析了灌浆孔序对浆液扩散压力场和单宽流量的影响规律。通过模拟灌浆量和灌浆时间与实际值的对比分析,验证了该方法的可靠性。 展开更多
关键词 灌浆工程 数值模拟 三维随机裂隙网络 隙宽随机分布 多孔分序
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基于FIG和GWO-SVM的灌浆功率时序预测 被引量：5
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作者 邓韶辉 王晓玲 +2 位作者 石祖智 祝玉珊 赵梦琦 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期426-432,共7页
为更好地预测灌浆功率时序,建立基于模糊信息粒化(FIG)和灰狼优化支持向量机(GWO-SVM)的灌浆功率时序预测模型。首先,引入信息粒计算方法,将原始详尽的时间序列数值点分解为一系列信息粒,以减少模型的数据输入总量;其次,基于模糊集理论... 为更好地预测灌浆功率时序,建立基于模糊信息粒化(FIG)和灰狼优化支持向量机(GWO-SVM)的灌浆功率时序预测模型。首先,引入信息粒计算方法,将原始详尽的时间序列数值点分解为一系列信息粒,以减少模型的数据输入总量;其次,基于模糊集理论,采用模糊集算子对每个信息粒进行模糊计算,使得到的模糊信息粒可以合理地表示原始数值点集;最后,以支持向量机作为预测工具,并采用灰狼优化算法进行参数寻优,对产生的模糊信息粒进行快速准确的预测。结合实际工程,应用该预测模型对灌浆功率的波动范围和变化趋势进行预测研究,经过性能评价和对比分析,验证了模型的有效性和优越性。 展开更多
关键词 灌浆功率 灌浆质量 时序预测 信息粒 模糊集 支持向量机 灰狼优化算法
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坝基裂隙岩体三维灌浆数值模拟 被引量：12
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作者 敖雪菲 王晓玲 +2 位作者 赵梦琦 吴含 祝玉珊 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期945-954,共10页
坝基灌浆工程地质条件复杂且具有隐蔽性,如何建立能准确反映岩体内裂隙分布情况的三维随机裂隙网络模型,并进行浆液扩散特征的研究是灌浆数值模拟的关键和难点。现有研究大多通过岩体揭露面统计资料估计裂隙的几何参数,无法有效反映复... 坝基灌浆工程地质条件复杂且具有隐蔽性,如何建立能准确反映岩体内裂隙分布情况的三维随机裂隙网络模型,并进行浆液扩散特征的研究是灌浆数值模拟的关键和难点。现有研究大多通过岩体揭露面统计资料估计裂隙的几何参数,无法有效反映复杂裂隙真实特征,且灌浆模拟研究中多将裂隙简化为单一裂隙或规则裂隙网络。本文采用Monte Carlo法建立三维随机裂隙网络模型;提出三维裂隙宾汉姆流体灌浆数学模型,实现对随机裂隙内宾汉姆浆液扩散特征的研究;运用该模型对某水电站坝基裂隙岩体灌浆过程进行模拟,结果表明:浆液主要在与灌浆孔相交的裂隙内流动,灌浆压力在灌浆孔附近衰减速率最快且对浆液扩散的影响较为显著。同传统裂隙灌浆模拟相比,该方法能有效反映复杂裂隙的真实特征,获取更贴近实际工程的灌浆结果,为保障灌浆工程的安全建设和经济合理性提供了理论依据。 展开更多
关键词 灌浆模拟 坝基裂隙岩体 三维随机裂隙网络模型 三维裂隙宾汉姆流体灌浆数学模型 宾汉姆流体 MONTE Carlo法
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基于模糊RES-云模型的坝基岩体可灌性评价研究 被引量：11
6
作者 李晓超 钟登华 +2 位作者 任炳昱 邓韶辉 祝玉珊 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期1311-1323,共13页
岩体可灌性分析与评价是大坝基岩灌浆的重点和难点,科学合理的可灌性评价对保证灌浆效果具有重要理论与工程意义。目前涉及坝基岩体可灌性的研究中缺乏多影响因素下的岩体可灌性分析,同时亦未能够考虑评价过程中的不确定性问题。针对上... 岩体可灌性分析与评价是大坝基岩灌浆的重点和难点,科学合理的可灌性评价对保证灌浆效果具有重要理论与工程意义。目前涉及坝基岩体可灌性的研究中缺乏多影响因素下的岩体可灌性分析,同时亦未能够考虑评价过程中的不确定性问题。针对上述问题,提出基于模糊RES(岩石工程系统Rock Engineering System)-云模型的坝基岩体可灌性综合评价方法。首先,在系统分析影响岩体可灌性的相关因素的基础上,选取地质条件、浆液性质以及灌浆工艺等方面的12个因素构建评价指标体系;其次,基于RES理论从系统的角度科学合理地确定评价因子的重要性程度,并引入模糊理论克服RES方法中对主观因素的依赖,获取指标权重;再者,利用云模型考虑岩体可灌性评价过程中的随机性和模糊性的特点实现可灌性等级与评价指标值之间的不确定映射;最后,将基于模糊RES-云模型的综合评价方法应用于国内某大型水电工程,结果表明该方法具有较高的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 大坝基岩灌浆 可灌性 综合评价 模糊RES 云模型
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