یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی

یافته‌های نوین زمین‌شناسی کاربردی

تخمین زاویه اصطکاک داخلی خاک‌های دانه‌ای بر اساس موثرترین روش‌های هوشمند و آماری

نویسنده
گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی خوی، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران
چکیده
در این پژوهش پس از بررسی ویژگی‌های ژئوتکنیکی، زاویه اصطکاک داخلی بر اساس درصد ریزدانه، درصد تراکم نسبی و عدد نفوذ استاندارد اصلاح‌شده با استفاده از جنگل تصادفی، شبکه عصبی پرسپترون چندلایه، ماشین بردار پشتیبان با استفاده از توابع کرنل مختلف و رگرسیون ساده و چند متغیره بر اساس نتایج ۱۳ گمانه اکتشافی تخمین زده شد. برای سنجش کارایی مدل‌ها‌ از شاخص‌ ضریب تعیین، واریانس تبیین‌شده، میانگین درصد خطای مطلق، ریشه میانگین مربعات خطا، شاخص عملکرد محاسبه‌شده، شاخص توافق، شاخص دوربین-واتسون و شاخص محدوده خطا 20 درصد استفاده شد. نتایج بررسی‌های ژئوتکنیکی نشان داد که خاک منطقه مورد مطالعه عمدتاً ماسه‌ای با دانه‌بندی یکنواخت و ذرات زاویه‌دار است که مقدار کمی سیلت و رس نیز دارد. بر اساس عدد نفوذ استاندارد و طبقه‌بندی‌های موجود، خاک منطقه در محدوده متراکم تا بسیار متراکم طبقه‌بندی می‌شود. رسوبات عمدتاً از کانی‌های پلاژیوکلاز، کلینوپیروکسن، اپیدوت، کمی کوارتز و خرده‌های کربناته تشکیل شده است. همچنین، روابط تجربی پیشین برای پیش‌بینی زاویه اصطکاک داخلی استفاده شده و نتایج آن‌ها با یافته‌های این تحقیق مقایسه گردید. نتایج نشان داد که روابطی که برای ‌خاک‌های ماسه‌ای ارائه شده‌اند، قابلیت کاربرد بیشتری برای تخمین زاویه اصطکاک داخلی منطقه آستانه اشرفیه دارند. نتایج مقایسه مدل‌ها نشان داد که روش رگرسیون بردار پشتیبان با تابع کرنل پایه شعاعی با ضریب تعیین 00/1، شاخص عملکرد محاسبه شده 96/1، و شاخص توافق صد درصد عملکرد بهتری نسبت به سایر مدل‌ها دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Estimation of the internal friction angle of granular soils based on the most effective intelligent and statistical methods

نویسنده English

Sajjad Gholipour
Department of Civil Engineering, Engineering Faculty of Khoy, Urmia University of Technology, Urmia, Iran
چکیده English

In this study, after examining the geotechnical characteristics, the internal friction angle was estimated based on fines content, relative density, and the corrected standard penetration number using random forest, multilayer perceptron neural network, support vector machine with different kernel functions, and simple and multiple regression, employing data from 13 exploratory boreholes. To evaluate model performance, several indices were used, including the coefficient of determination (R²), variance accounted for (VAF), mean absolute percentage error (MAPE), root mean square error (RMSE), computed performance index (CPI), agreement index (AI), Durbin–Watson index (DI), and the 20% error range index (A20-index). The results of geotechnical investigations revealed that the soil in the study area is predominantly sandy with uniform grading and angular grains, containing a small amount of silt and clay. According to the standard penetration number and existing classifications, the soil is categorized as dense to very dense. The sediments mainly consist of plagioclase, clinopyroxene, epidote, minor quartz, and carbonate fragments. In addition, previous empirical correlations for predicting the internal friction angle were applied and compared with the findings of this research. The results showed that the correlations proposed for sandy soils provide higher applicability in estimating the internal friction angle of the Astaneh-Ashrafieh region. Comparison of the models indicated that the support vector machine with radial basis function kernel outperformed other approaches, achieving a coefficient of determination R² = 0.99, computed performance index CPI = 1.96, RMSE = 0.03, MAPE = 0.06, agreement index AI = 1.00, and A20 = 1.00.

کلیدواژه‌ها English

Statistical and intelligent methods
Geotechnical properties
Soil texture map
Internal friction angle

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 30 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 07 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 11 خرداد 1405