تخمين مقاومت برشي درزه هاي طبيعي با الگوريتم بيان ژني

ESTİMATİON OF THE SHEAR STRENGTH OF NATURAL JOİNTS USİNG GENE EXPRESSİON ALGORİTHM

بررسي رفتار برشي درزه ها بدليل اثر مهم آن بر پايداري سازه هاي روباز مانند شيرواني هاي سنگي از اهميت بالايي برخوردار است. در اين راستا كارهاي مهم و ارزشمندي توسط محققين متعددي صورت پذيرفته است. به منظور پيش بيني مقاومت برشي اوج درزه ها مدل‌هاي تجربي و نظري گوناگوني ارائه شده است. هدف نهايي اين مدل‌ها، پيش‌بيني مقاومت برشي اوج درزه ها از طريق پارامترهاي شناخته شده و بدون انجام آزمايش مي باشد. بدليل كمبود و سختي اخذ نمونه‌هاي طبيعي، تحقيقات پيشين اكثراً بر روي نمونه‌هاي مصنوعي از جنس سيمان يا گچ با شكل هندسي منظم (مربع / مستطيل) انجام شده است. تحقيق حاضر به بررسي رفتار برشي درزه‌هاي طبيعي بدون پرشدگي حاصل از حفاري مغزه‌گيري مي‌پردازد. بدين منظور عمليات فتوگرامتري بردكوتاه بر روي 52 نمونه درزه طبيعي انجام و خواص مورفولوژي سطح آن ها برداشت شد. آزمون برش مستقيم تحت شرايط بار نرمال ثابت انجام شد و مقاومت برشي اوج درزه ها بدست آمد. براي تعيين رابطه پيش بيني كننده و تخمين مقاومت برشي درزه ها از الگوريتم برنامه سازي بيان ژني كه توانايي برقراري رابطه ضمني بين پارامترهاي ورودي و متغير خروجي را دارد، استفاده شد. ﺟﻬﺖ ﻣﺪل ﺳﺎزي، از 70 درﺻﺪ داده‌ها ﺑﺮاي آﻣﻮزش و 30 درﺻﺪ ﻣﺎﺑﻘﻲ ﺑﺮاي آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﺪل ﻫﺎ به صورت تصادفي، اﺳﺘﻔﺎده شده است. در مجموع چهار مدل اجرا و رابطه رياضي بين پارامترها جهت پيش بيني مقاومت برشي اوج ارايه شد. براي ارزيابي كارآيي مدل‌ها، از معيارهاي معتبر مانند R2، MSE، MAE، RSME و RSE استفاده شد. نتاج نشان داد الگوريتم برنامه سازي بيان ژني از دقت مناسبي براي تخمين متغير خروجي برخوردار است. مطالعه و دستيابي به اين تعداد از درزه‌هاي طبيعي با سه نوع سنگ مي‌تواند يك اتفاق خاص باشد كه به راحتي قابليت تكرار آن نيست.

Studying the shear behavior of rock joints due to its significant effect on the stability of structures is very important. In this regard, important and valuable works have been done. Many empirical and theoretical models have been proposed to estimate the joint shear strength. The ultimate goal is to predict the joint shear strength through known parameters without carrying out tests. This study investigates the shear behavior of natural rock joints obtained from core drilling without filling materials. For this purpose, the surface morphological characteristics of the natural joints were captured by Close-Range Photogrammetry. The direct shear tests were performed on the Constant Normal Load condition. The Gene Expression Programming algorithm was used to obtain the relationships between variables. In order to model 70% of data were used to train and the remaining 30% of data to test. Overall, four models were run and a mathematical relationship was presented to estimate the shear strength of natural rock joints. To evaluate the efficiency of the models, valid criteria were used such as: R2, MSE, MAE, RSME. The results showed that the GEP algorithm has an appropriate accuracy for the estimation of the output variable.