کاربرد روش های هوشمند و آماری در تخمین مقاومت فشاری تک محوری ماسه سنگ ها

اندازه گیری مستقیم مقاومت فشاری تک محوره (UCS) با وجود دقت بالا، زمان بر، پر هزینه و دشوار است. هدف از تحقیق حاضر، تعیین غیرمستقیم مقاومت فشاری تک محوره به روش های آماری و هوشمند می باشد. بدین منظور ابتدا خصوصیات فیزیکی، شاخص بار نقطه ای، سرعت موج تراکمی و سختی اشمیت و مقاومت فشاری تک محوره نمونه های ماسه سنگ ساختگاه سد سیاه بیشه و نمونه های ماسه سنگ حاصل از شهر دماوند اندازه گیری شد. سپس عملکرد مدل های مختلف جهت تخمین UCS بر اساس سرعت موج تراکمی، سختی چکش اشمیت، شاخص بار نقطه ای و دانسیته با استفاده از رگرسیون خطی چند متغیره، الگوریتم جنگل تصادفی (RFA)، Kنزدیک ترین همسایه (KNN)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی (ANFIS) بررسی شد. نتایج نشان داد که از میان عوامل موتاثیر گذار، شاخص بار نقطه ای بیشترین تاثیر را بر مقاومت فشاری دارد. نتایج تخمین UCS به روش های هوشمند نشان داد که RFA نتایج دقیقتری نسبت به سایر روش های بررسی شده ارائه می کند. نتایج این روش نشان داد که مقدار شاخص عملکرد مدل، خطا (RMSE) و ضریب تعیین (R۲) به ترتیب ۱.۹۶، ۰.۰۲ و ۰.۹۹ می باشند. درصد اختلاف UCS اندازه گیری شده با میانگین پیش بینی شده برابر با ۰.۱۸- درصد می باشد که نشان می دهد میانگین چهار روش مورد استفاده کمتر از یک درصد اختلاف را با مقدار متوسط اندازه گیری شده نشان می دهد و نشانگر کارایی بسیار بالای این روش ها در تخمین UCS می باشد. نتایج آزمون کروسکال-والیس نشان داد که تفاوت معنی داری بین مقادیر UCS اندازه گیری شده و پیش بینی شده وجود ندارد.

کلیدواژه ها:

خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ، مقاومت فشاری تک محوری ، پیش بینی ، روش های آماری و هوشمند