تخمین مقاومت برشی درزه های طبیعی با الگوریتم بیان ژنی

بررسی رفتار برشی درزه ها بدلیل اثر مهم آن بر پایداری سازه های روباز مانند شیروانی های سنگی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این راستا کارهای مهم و ارزشمندی توسط محققین متعددی صورت پذیرفته است. به منظور پیش بینی مقاومت برشی اوج درزه ها مدل‌های تجربی و نظری گوناگونی ارائه شده است. هدف نهایی این مدل‌ها، پیش‌بینی مقاومت برشی اوج درزه ها از طریق پارامترهای شناخته شده و بدون انجام آزمایش می باشد. بدلیل کمبود و سختی اخذ نمونه‌های طبیعی، تحقیقات پیشین اکثراً بر روی نمونه‌های مصنوعی از جنس سیمان یا گچ با شکل هندسی منظم (مربع / مستطیل) انجام شده است. تحقیق حاضر به بررسی رفتار برشی درزه‌های طبیعی بدون پرشدگی حاصل از حفاری مغزه‌گیری می‌پردازد. بدین منظور عملیات فتوگرامتری بردکوتاه بر روی 52 نمونه درزه طبیعی انجام و خواص مورفولوژی سطح آن ها برداشت شد. آزمون برش مستقیم تحت شرایط بار نرمال ثابت انجام شد و مقاومت برشی اوج درزه ها بدست آمد. برای تعیین رابطه پیش بینی کننده و تخمین مقاومت برشی درزه ها از الگوریتم برنامه سازی بیان ژنی که توانایی برقراری رابطه ضمنی بین پارامترهای ورودی و متغیر خروجی را دارد، استفاده شد. ﺟﻬﺖ ﻣﺪل ﺳﺎزی، از 70 درﺻﺪ داده‌ها ﺑﺮای آﻣﻮزش و  30 درﺻﺪ ﻣﺎﺑﻘﻲ ﺑﺮای آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﺪل ﻫﺎ به صورت تصادفی، اﺳﺘﻔﺎده شده است. در مجموع چهار مدل اجرا و رابطه ریاضی بین پارامترها جهت پیش بینی مقاومت برشی اوج ارایه شد. برای ارزیابی کارآیی مدل‌ها، از معیارهای معتبر مانند r2، mse، mae، rsme و rse استفاده شد. نتاج نشان داد الگوریتم برنامه سازی بیان ژنی از دقت مناسبی برای تخمین متغیر خروجی برخوردار است. مطالعه و دستیابی به این تعداد از درزه‌های طبیعی با سه نوع سنگ می‌تواند یک اتفاق خاص باشد که به راحتی قابلیت تکرار آن نیست.

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

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 CloseRange 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.