[发明专利]一种地铁隧道施工诱发地表沉降的智能预测方法

摘要

本发明属于地铁隧道施工技术领域，并公开了一种地铁隧道施工诱发地表沉降的智能预测方法。该预测方法的步骤包括(a)利用小波包分析分解原始沉降监测数据高低频信号；(b)利用粒子群优化算法确定最小二乘支持向量机预测模型的参数，通过预测模型充分提取监测数据变化趋势，实时预测各节点沉降信号；(c)通过小波包重构技术将高频低频范畴内单独预测的沉降信号进行合成得到最终预测值；(d)提出表征模型预测能力的绩效指标验证预测模型的可靠性和准确性。本发明能够全面精细地提取高频低频信号，将信号中的强弱信号分离，有效避免强弱信号相互间的干扰，进而提高地铁隧道施工诱发地表沉降的预测精度与可靠度。

主权项

一种地铁隧道施工诱发地表沉降的智能预测方法，其特征在于，该智能预测方法包括下列步骤：(a)先利用小波包函数把监测的地表沉降值s0(t)进行高频和低频分解，得到第一层的低频节点和高频节点然后继续对所述第一层的低频节点和高频节点分别进行高频和低频分解，得到第二层的节点，直至分解到第m层结束，第m层有2m个节点，第m层的第i个节点t时刻的节点信号为其中，i＝0，1，2，…，2m‑1，t＝1，2，…，L，…，n，t为取样时刻，m，n均为大于1的正整数；(b)利用t取1～L值的前L个所述节点信号构建预测模型；(b1)所述前L个节点信号共构成L‑q个训练样本，其中，连续的q个时刻的节点信号作为一个输入值，下一时刻的节点信号作为预设输出值，t取值范围是1～n时共有n‑q个训练样本；(b2)将所述L‑q个训练样本中的每个样本的输入值代入由核函数构成的预测模型中，计算出所述每个样本的输出值，由该计算出的输出值与所述预设输出值相等建成方程，采用优化算法计算核函数的参数，同时得出预测模型；(b3)将所述n‑q个训练样本中的每个样本的输入值代入预测模型中得到相应的输出值并与所述节点信号前q个时刻的节点信号进行如下组合后得到预测节点信号(c)将所述预测信号根据小波包函数按照下列表达式进行重建，得到待预测的地表沉降值，其中，是指在第m层第i个节点预测节点信号的函数，μ*(t)是预测的地表沉降值，j的取值范围是1～m，(d)计算平均绝对误差MAE和均方根误差RMSE，用于分析预测模型的预测效果。