Optimizing Groundwater Seepage Prediction in Tunnels using Human Mental Search Algorithm: a Cognitive-Inspired Approach to Complex Geotechnical Challenges

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 91

فایل این مقاله در 21 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JMAE-17-2_010

تاریخ نمایه سازی: 17 اسفند 1404

چکیده مقاله:

This paper introduces the Human Mental Search (HMS) algorithm as a novel and superior optimization technique for predicting groundwater seepage in tunnel environments. Traditional methods for predicting such seepage often struggle with the complexities of subterranean water flow, particularly in heterogeneous geological conditions, and while machine learning approaches have offered improvements, they often require significant computational resources. The HMS algorithm, inspired by human cognitive processes, employs memory recall, adaptive clustering, and strategic selection to efficiently refine solutions. Our results demonstrate that HMS significantly outperforms established algorithms in predicting groundwater seepage, achieving an R² value of ۰.۹۹۸۸, a Mean Squared Error (MSE) of ۰.۰۰۰۲, and a Root Mean Squared Error (RMSE) of ۰.۰۱۳۷. In comparison, the Whale Optimization Algorithm (WOA) achieved an R² of ۰.۹۹۵۱ with much higher MSE and RMSE, and other methods, like Genetic Programming and ANN-PSO, show higher error values. The HMS algorithm also showed a Variance Accounted for (VAF) of ۹۹.۸۸% and a Mean Absolute Error (MAE) of ۰.۰۰۴۱, further validating its high predictive accuracy. This study highlights the HMS algorithm’s superior performance and computational efficiency for optimizing groundwater seepage predictions, positioning it as a powerful tool for geotechnical engineering applications, including real-time monitoring.

کلیدواژه ها:

Groundwater seepage prediction ، Human Mental Search algorithm ، HMS ، tunnel geotechnics

نویسندگان

Shirin Jahanmirir

Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran

Ali Aalianvari

Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran

Hossein Ebrahimpour-Komleh

Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Kashan, Kashan,IR. Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • . Bi, J., Jiang, H., & Ding, W. (۲۰۲۳). Analytical ...
  • . Amiri, V., & Asgari-Nejad, M. (۲۰۲۲). Hydrogeological assessment and ...
  • . Hassani, A. N., Farhadian, H., & Katibeh, H. (۲۰۱۸). ...
  • . Eftekhari, A., & Aalianvari, A. (۲۰۱۹). An overview of ...
  • . Farhadian, H., & Nikvar-Hassani, A. (۲۰۱۹). Water flow into ...
  • . Katibeh, H., & Aalianvari, A. (۲۰۱۲). Common Approximations to ...
  • Developing GEP tree-based, Neuro-Swarm, and whale Optimization Models for evaluating Groundwater Seepage into Tunnels: A Case Study [مقاله ژورنالی]
  • . Jiang, Q., Yao, C., Ye, Z., & Zhou, C. ...
  • . Li, X., Li, D., Xu, Y., & Feng, X. ...
  • . Liu, D., Xu, Q., Tang, Y., & Jian, Y. ...
  • Nikvar Hassani, A., Farhadian, H., & Katibeh, H. (۲۰۱۸). A ...
  • . Rasmussen, T. C., & Yu, G. (۲۰۰۶). Determination of ...
  • . Jing, L. (۲۰۰۳). A review of techniques, advances, and ...
  • . Li, D., Li, X., Li, C. C., Huang, B., ...
  • . Nikakhtar, L., & Zare, S. (۲۰۲۰). Evaluation of underground ...
  • . Wu, Q., Wang, M., & Wu, X. (۲۰۰۴). Investigations ...
  • . Surinaidu, L., Gurunadha Rao, V. V. S., Srinivasa Rao, ...
  • . Gholizadeh, H., Behrouj Peely, A., Karney, B. W., & ...
  • . Lianchong, L., Tianhong, Y., Zhengzhao, L., Wancheng, Z., & ...
  • . Farhadian, H., Katibeh, H., & Huggenberger, P. (۲۰۱۶). Empirical ...
  • . Li, Q., Ito, K., Wu, Z., Lowry, C. S., ...
  • . Li, S., et al. (۲۰۱۷). Gaussian process model of ...
  • . Chen, J., Zhou, M., Zhang, D., Huang, H., & ...
  • . Yang, Z. (۲۰۱۶). Risk prediction of water inrush of ...
  • . Donglin, D., Wenjie, S., & Sha, X. (۲۰۱۲). Water-inrush ...
  • . Mahmoodzadeh, A., et al. (۲۰۲۱). Presenting the best prediction ...
  • . Chen, S., & Dong, S. (۲۰۲۰). A sequential structure ...
  • . Farhadian, H., Nikvar Hassani, A., & Katibeh, H. (۲۰۱۷). ...
  • . Zhang, P., Wu, H.-N., Chen, R.-P., & Chan, T. ...
  • . Adnan, R. M., Mostafa, R. R., Kisi, O., Yaseen, ...
  • . Gordan, B., Jahed Armaghani, D., Hajihassani, M., & Monjezi, ...
  • . Kashani, A. R., Chiong, R., Mirjalili, S., & Gandomi, ...
  • . De Jesus, K. L. M., Senoro, D. B., Dela ...
  • . Onyelowe, K. C., et al. (۲۰۲۳). Selected AI optimization ...
  • . Chao, Z., Ma, G., He, K., & Wang, M. ...
  • . Zhao, S., Wang, L., & Cao, M. (۲۰۲۴). Chaos ...
  • . Zhou, J., Qi, H., Peng, K., Zhang, Y., & ...
  • . Mahmoodzadeh, A., Ghafourian, H., Mohammed, A. H., Rezaei, N., ...
  • . Zhu, L., Qiao, P., Jiang, F., Shen, C., & ...
  • . Jiang, A., Yang, X., Xu, M., & Jiang, T. ...
  • . Mousavirad, S. J., Ebrahimpour-Komleh, H., & Schaefer, G. (۲۰۱۹). ...
  • . Mousavirad, S. J., & Ebrahimpour-Komleh, H. (۲۰۱۷). Human mental ...
  • . Mousavirad, S. J., Schaefer, G., & Ebrahimpour-Komleh, H. (۲۰۲۱). ...
  • . Mousavirad, S. J., & Ebrahimpour-Komleh, H. (۲۰۲۰). Human mental ...
  • . Mousavirad, S. J., Ebrahimpour-Komleh, H., & Schaefer, G. (۲۰۲۰). ...
  • . Mousavirad, S. J., Schaefer, G., & Korovin, I. (۲۰۱۹). ...
  • . Mousavirad, S. J., Schaefer, G., Esmaeili, L., & Korovin, ...
  • . Mousavirad, S. J., Schaefer, G., Fang, H., Liu, X., ...
  • . Mousavirad, S. J., Schaefer, G., Celebi, M. E., Fang, ...
  • . Chai, T., & Draxler, R. R. (۲۰۱۴). Root mean ...
  • . Willmott, C. J., & Matsuura, K. (۲۰۰۵). Advantages of ...
  • . Jahanmiri, S., Asadizadeh, M., Alipour, A., & Nowak, S. ...
  • . Marmolin, H. (۱۹۸۶). Subjective MSE measures. IEEE Transactions on ...
  • نمایش کامل مراجع