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水力发电学报 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (2): 15-30.doi: 10.11660/slfdxb.20260202
摘要: 抗压强度预测对于混凝土施工质量控制具有重要意义。现有抗压强度预测模型多关注于初始配合比的影响,缺乏考虑骨料级配及衍生特征的影响及其可解释性分析。针对上述问题,本研究提出一种综合考虑骨料级配和衍生特征的Stacking深度集成抗压强度预测模型,用于提升抗压强度预测精度和可解释性。该模型采用三种主流集成学习模型与卷积神经网络作为基学习器,以充分利用各主流算法的多样性和异质性。其中,为弥补基于树的模型对超参数敏感以及对高维特征提取能力弱的不足,引入通道注意力机制对卷积神经网络进行改进,进而提升特征提取能力。采用融合注意力机制的多层感知机模型作为元学习器,以降低模型过拟合风险。基于SHAP理论,深入挖掘混凝土强度预测的关键特征及特征交互影响。结果表明,所提模型综合考虑了骨料级配和衍生特征,抗压强度预测精度提高了27.53%。SHAP分析表明,水胶比,水,粉煤灰/水,水泥以及31.5 ~ 40 mm粒径的骨料质量分数为关键的模型驱动因素。本研究所提模型不仅提升了强度预测准确性,还通过可解释性分析揭示了影响混凝土强度的核心参数,为混凝土智能化管控提供了理论指导。
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