摘要
盾构隧道穿越断层破碎带时需要支护体系来控制变形；理想情况下，这些体系的应在经济性和计算可行性方面均可行。传统数值优化需要反复评估高保真模型，且随着结构变量和竞争目标的出现，相应的计算负担迅速增加。本研究开发并应用了一种代理辅助的多目标优化框架，用于断层破碎带中隧道的钢-钢筋混凝土组合管片支护体系。该框架结合了最优拉丁超立方抽样（OLHS）以实现设计空间的覆盖、克里金代理建模以实现快速响应预测、SHapley加法解释（SHAP）以实现参数重要性解释，以及非支配排序遗传算法II（NSGA-II）以进行帕累托搜索。两个工程目标——拱顶位移和肩部位移——通过代理模型进行预测，而基于材料的支护成本指数则独立于设计变量进行评估。原始分析中报告的折衷方案将拱顶位移、肩部位移和支护成本指数分别降低了7.02%、9.28%和12.84%。对选定连续最优解进行直接数值分析所得的拱顶和肩部位移分别约为2.25毫米和1.27毫米，与基于代理模型的结果一致。尽管现有的现场监测观测数据提供了额外的工程一致性验证，但较短的监测周期和基础项目数据的不完整性限制了对其全尺度因果验证的断言。因此，本研究的主要贡献在于将昂贵的数值分析、可解释的代理建模、多目标优化和工程级验证整合应用于所研究的组合管片体系。
