توسعه نمودار تجربي به منظور ارزيابي پايداري شيب تحت شكست نوع دايره اي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

كارشناسي ارشد

پايداري شيب يكي از مسائل بنيادين مهندسي ژئوتكنيك و مهندسي معدن است. روش‌هاي كلاسيك اين حوزه، مانند روش‌هاي تعادل حدي و روش‌هاي عددي، اغلب به فرض‌هاي ساده‌كننده و محاسبات پرهزينه نياز دارند. هدف اين پژوهش آن است كه دانش نهفته در مدل‌هاي داده‌محور به يك نمودار پايداري ساده، صريح و قابل‌اعتماد براي ارزيابي سريع پايداري شيب تبديل شود. بدين منظور، پايگاه داده‌اي شامل 176 نمونه‌ي پاك‌سازي‌شده گردآوري شد. هر نمونه با شش پارامتر ورودي مؤثر بر پايداري توصيف مي‌شود: ارتفاع شيب، زاويه‌ي شيب، وزن واحد حجم، چسبندگي، زاويه‌ي اصطكاك داخلي و نسبت فشار آب منفذي. اين شش پارامتر با روش تحليل مؤلفه‌هاي اصلي (PCA) به دو مؤلفه‌ي اصلي كاهش بُعد يافتند؛ اين دو مؤلفه در مجموع حدود 60 درصد از واريانس كل داده‌ها را تبيين مي‌كنند و بازنمايي كل پايگاه داده را در يك صفحه‌ي دوبعدي ممكن مي‌سازند. سپس بر روي اين صفحه، هفت رويكرد مختلف براي استخراج مرز جداكننده‌ي نواحي پايدار و ناپايدار به‌كار گرفته و با يكديگر مقايسه شدند. شش رويكرد نخست، ماشين بردار پشتيبان (SVM) با سه هسته‌ي خطي، چندجمله‌اي و سيگموئيد است كه هر يك، هم در حالت پيش‌فرض و هم پس از تنظيم فراپارامترها با الگوريتم بهينه‌سازي ازدحام ذرات (PSO)، ارزيابي شد. رويكرد هفتم نيز مرزي ترسيمي است كه از سطح پيوسته‌ي شاخص پايداري حاصل از درون‌يابي كريجينگ استخراج مي‌شود. نتايج نشان داد كه عملكرد هر هسته به‌شدت به تنظيم فراپارامترهاي آن وابسته است؛ چنان‌كه هسته‌ي سيگموئيد كه در حالت پيش‌فرض ضعيف‌ترين عملكرد را داشت (دقت آزمون 44٫44 درصد)، پس از بهينه‌سازي با PSO به يكي از دو مدل برتر بدل شد. دو رويكردِ ماشين بردار پشتيبان سيگموئيدِ بهينه‌شده و مرز ترسيميِ برخاسته از سطح كريجينگ، با دقت آزمونِ 83٫33 درصد بالاترين كارايي را داشتند. افزون بر دقت، سطح پيوسته‌ي كريجينگ اين مزيت را فراهم آورد كه به‌جاي يك پاسخ صرفاً دودويي، درجه‌ي نسبيِ پايداري را در هر نقطه نمايش دهد. در مجموع، اين پژوهش نشان داد كه تلفيق روش‌هاي داده‌محور با بازنمايي گرافيكي مي‌تواند به ابزاري بينجامد كه هم از دقت مدل‌هاي يادگيري ماشين بهره‌مند است و هم سادگي و شفافيت نمودارهاي طراحي سنتي را حفظ مي‌كند.

238563

استخراج

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان