تخمین مقاومت برشی درزه های طبیعی با الگوریتم بیان ژنی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری معدن - مکانیک سنگ، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشیار، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 استاد، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه شهید باهنر کرمان

doi
10.22034/ijme.2021.526847.1857
چکیده

بررسی رفتار برشی درزه ها بدلیل اثر مهم آن بر پایداری سازه های روباز مانند شیروانی های سنگی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این راستا کارهای مهم و ارزشمندی توسط محققین متعددی صورت پذیرفته است. به منظور پیش بینی مقاومت برشی اوج درزه ها مدل‌های تجربی و نظری گوناگونی ارائه شده است. هدف نهایی این مدل‌ها، پیش‌بینی مقاومت برشی اوج درزه ها از طریق پارامترهای شناخته شده و بدون انجام آزمایش می باشد. بدلیل کمبود و سختی اخذ نمونه‌های طبیعی، تحقیقات پیشین اکثراً بر روی نمونه‌های مصنوعی از جنس سیمان یا گچ با شکل هندسی منظم (مربع / مستطیل) انجام شده است. تحقیق حاضر به بررسی رفتار برشی درزه‌های طبیعی بدون پرشدگی حاصل از حفاری مغزه‌گیری می‌پردازد. بدین منظور عملیات فتوگرامتری بردکوتاه بر روی 52 نمونه درزه طبیعی انجام و خواص مورفولوژی سطح آن ها برداشت شد. آزمون برش مستقیم تحت شرایط بار نرمال ثابت انجام شد و مقاومت برشی اوج درزه ها بدست آمد. برای تعیین رابطه پیش بینی کننده و تخمین مقاومت برشی درزه ها از الگوریتم برنامه سازی بیان ژنی که توانایی برقراری رابطه ضمنی بین پارامترهای ورودی و متغیر خروجی را دارد، استفاده شد. ﺟﻬﺖ ﻣﺪل ﺳﺎزی، از 70 درﺻﺪ داده‌ها ﺑﺮای آﻣﻮزش و  30 درﺻﺪ ﻣﺎﺑﻘﻲ ﺑﺮای آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﺪل ﻫﺎ به صورت تصادفی، اﺳﺘﻔﺎده شده است. در مجموع چهار مدل اجرا و رابطه ریاضی بین پارامترها جهت پیش بینی مقاومت برشی اوج ارایه شد. برای ارزیابی کارآیی مدل‌ها، از معیارهای معتبر مانند R2، MSE، MAE، RSME و RSE استفاده شد. نتاج نشان داد الگوریتم برنامه سازی بیان ژنی از دقت مناسبی برای تخمین متغیر خروجی برخوردار است. مطالعه و دستیابی به این تعداد از درزه‌های طبیعی با سه نوع سنگ می‌تواند یک اتفاق خاص باشد که به راحتی قابلیت تکرار آن نیست.