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河南科技大学学报(自然科学版)2025年第03期:深度学习和分布式光纤传感在基坑变形监测和预测中的应用

来源:期刊VIP网 时间:


作者:樊成;彭彦力;赵杰;程树凯;樊一江;

单位:大连大学建筑工程学院;河南科技大学土木建筑学院;

摘要:随着中国城市化程度的不断增加,对深基坑变形进行监测与预测变得愈发必要。提出一种以时序监测数据为输入的卷积神经网络-长短期记忆神经网络-自注意力机制(CNN-LSTM-SAM)组合神经网络模型。针对大连东港商务区某内支撑深基坑工程,结合分布式光纤传感(DFOS)技术,利用CNN-LSTM-SAM模型对桩顶水平位移进行预测,将得到的变形预测值与反向传播神经网络(BP)、长短期记忆神经网络(LSTM)和卷积神经网络-长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)模型的预测结果进行对比分析。结果表明:CNN-LSTM-SAM模型相比其他3种模型具有更高的准确性。再选取其他监测点的监测数据进行训练及预测,从而更深入地验证模型的预测效果,证明了CNN-LSTM-SAM模型的适用性和鲁棒性。研究成果可为类似深基坑工程设计和施工提供参考。

关键词:卷积神经网络;;长短期记忆神经网络;;自注意力机制;;变形预测;;分布式光纤

基金资助:国家自然科学基金项目(51738010);; 大连市科技创新基金计划项目(2021JJ13SN83)