“钢铁穿山甲”装上AI大脑，穿越复杂地层

原文发表于《科技导报》2025年第13期科技新闻-卓越亮点

AI算法助力盾构机穿越复杂地层

图片来源：pixabay

在城市地下飞速延展的地铁和隧道背后，一种名为“盾构机”的庞然大物正默默承担着穿山破土的重任。如今，这头“钢铁穿山甲”也变得越来越聪明了。

盾构施工过程中，地质条件变化莫测，直接影响着掘进速度和施工成本。传统的物理仿真模型不仅计算周期长，还难以适应复杂多变的地层。武汉工程大学的科研团队构建了一个基于人工智能的掘进预测模型，不仅大幅提升了预测精度，还显著减少了计算时间，目前已成功应用于深大城际铁路的智慧管控平台，在复杂地质条件下为掘进施工提供了强有力的决策支持。

研究团队采集了961环、超过370万条真实施工数据，涵盖砂质黏性土等6类典型地质组合以及对应的盾构机掘进参数。通过相关性分析和高斯重采样，构建了一个高质量的盾构机掘进预测数据集，突破了地质样本分布不均的难题。

此外该研究首次将Kolmogorov-Arnold Network（KAN）引入盾构预测领域。相比传统神经网络，KAN模型能以更少的参数逼近复杂非线性关系，把多种变量耦合问题“拆解”为一系列单变量函数组合，大幅提升预测精度和计算效率。实验显示，其掘进速度预测平均误差控制在15%以内，在单一地质工况下表现尤为优越。

随着这一智能预测模型的实际部署，工程团队能更准确地判断掘进进度、调配资源和优化成本，助力我国城市轨道交通迈向更高质量的发展。

（来源于中国科技期刊卓越行动计划入选期刊：《仪器仪表学报》，2025，46（3））

☟

精彩内容回顾

藏在“柔软”背后的黑科技：柔性电池，让未来充满想象力

当科学遇见哲学：解码爱因斯坦科学发明的“配方”

农田土壤抗生素污染治理：GOS模型来支招！

借鉴企业管理核心理念，健全中国科研院所治理体系

《科技导报》“二维材料器件与芯片”专题征稿启事

《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的研究成果、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、科技新闻、科技评论、专稿专题、综述、论文、政策建议、科技人文等。