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水电能源科学2025年第05期:基于XGBoost算法划痕损伤PVC-P土工膜力学性能预测

来源:期刊VIP网 时间:


作者:张宪雷;刘建群;张文慧;

单位:华北水利水电大学水利学院;中国葛洲坝集团电力有限责任公司;华北水利水电大学信息工程学院;

摘要:面膜堆石坝上游坝面膜防渗结构因施工操作不当或多孔隙介质垫层界面特性易造成PVC-P土工膜物理性划痕损伤,为判别划痕损伤PVC-P土工膜能否满足工程安全运行要求,以划痕损伤PVC-P土工膜断裂强度/延伸率试验数据为依托,构建了基于极端梯度提升(XGBoost)算法的预测模型,将该模型预测结果与随机森林(RF)算法预测结果进行比较,选用平均绝对误差(M_(MAE))、平均绝对百分比误差(M_(MAPE))、均方根误差(R_(RMSE))和决定系数(R~2)作为评价指标评估了预测精度,并运用SHAP算法获得影响作用较大的划痕损伤阈值。结果表明,基于XGBoost算法的预测模型预测精度更高,SHAP法能够合理解释模型的预测结果,划痕角度是影响损伤后力学性能的主要因素。研究结果为工程技术人员准确预判划痕损伤PVC-P土工膜力学性能提供了参考。

关键词:极端梯度提升树(XGBoost)算法;;随机森林(RF)算法;;力学性能预测;;PVC-P土工膜;;断裂强度;;断裂延伸率

基金资助:国家自然科学基金项目(52009045)