پیش‌بینی مقاومت و مود همرسی ترک نمونه‌های شبه سنگی دارای درزه‌های ناممتد تحت تراکم با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 گروه معدن، دانشکده مهندسی، دانشگاه تربیت مدس

3 هیات علمی

4 گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

doi
چکیده

در این پژوهش، مدل‌ پیش‌بینی مبتنی بر الگوریتم‌ جنگل تصادفی (RF)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و ترکیب آن‌ها (RF-SVM) با بکارگیری تکنیک جستجوی شبکه‌ای همراه با فرآیند اعتبارسنجی متقاطع، برای پیش‌بینی مقاومت و مود همرسی ترک در نمونه‌های شبه‌سنگی دارای درزه ناممتد تحت آزمایش‌های تراکم یک‌محوره و دو‌محوره، ارایه می شود. خصوصیات مقاومتی نمونه‌ (σc، σt، υ، E، C و tanφ)، فشار محصورکننده (σn)، تعداد درزه‌ها (N)، زاویه قرارگیری درزه‌ها نسبت به راستای افق (β) و ضریب درزه‌داری (JC) به عنوان پارامترهای ورودی و مود همرسی ترک و مقاومت نمونه‌ها به عنوان پارامترهای خروجی در نظر گرفته شدند. همچنین، با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه (MLR) رابطه‌ای به منظور پیش‌بینی مقاومت نمونه‌ها ارائه شد. عملکرد مدل MLR و مدل‌های بهینه RF، SVM و RF-SVM براساس شاخص‌های آماری R2، RMSE، MAE و صحت کلی (OA) ارزیابی شد. مدل‌های RF-SVM، RF و SVM به ترتیب عملکرد به مراتب بهتری نسبت به مدل MLR دارند و قادرند مقاومت و مود همرسی ترک در نمونه‌ها را با دقت بسیار بالایی پیش‌بینی نمایند. همچنین، تحلیل عدم قطعیت به‌منظور ارزیابی اعتمادپذیری مدل‌ها انجام شد. نتایج تحلیل عدم قطعیت با استفاده از شاخص عرض بازه اطمینان (WCB) در مراحل آموزش و تست نشان داد که مدل ترکیبی RF-SVM و مدل‌های RF و SVM به ترتیب دارای کمترین مقدار WCB و بالاترین قطعیت در پیش‌بینی مقاومت نمونه‌ها هستند. نتایج نشان داد که مهمترین پارامترهای تأثیرگذار بر مقاومت نمونه‌ها به ترتیب σn، JC، C، cσ هستند، ولی پارامتر σn و N بیشترین تأثیر را بر مود شکست نمونه‌ها دارند.