>
Fa   |   Ar   |   En
   پیش‌بینی پاسخ لرزه‌ای خاک‌ریزها و سدهای خاکی با شبکه عصبی مصنوعی  
   
نویسنده رضایان امین ,داودی محمد ,جعفری محمد کاظم
منبع علوم و مهندسي زلزله - 1399 - دوره : 7 - شماره : 4 - صفحه:33 -50
چکیده    مهندسی ژئوتکنیک لرزه‌ای غالباً به‌عنوان یک شاخه علمی غیردقیق به حساب می‌آید، زیرا در طی مراحل طراحی سازه‌های ژئوتکنیکی با عدم قطعیت‌های اجتناب‌ناپذیر و ساده‌سازی‌هایی مواجه هستیم که ناچاریم آنها را بپذیریم. بنابراین پیش‌بینی‌های نسبتاً دقیق با استفاده از تکنیک‌های محاسبات نرم (sc) پیشرفته می‌تواند دشواری‌های کار در روش‌های حل متعارف را هموار کند. شبکه‌های عصبی مصنوعی (ann) یکی از مشهورترین تکنیک‌های محاسبات نرم است که در زمینه‌های مختلف علمی و فناوری استفاده می‌شود. کاربرد این تکنیک در زمینه‌های کاربردی مهندسی زلزله در سازه‌ها نیز هم‌زمان با توسعه آن در سایر زمینه‌های علمی افزایش یافته است. این مقاله روی کاربرد شبکه عصبی مصنوعی بر روی شبیه‌سازی پاسخ لرزه‌ای خاک‌ریزها و سدهای خاکی متمرکز شده است. پاسخ دینامیکی خاک‌ریزها و سدهای خاکی با استفاده از روش اجزای محدود و با استفاده از مدل معادل خطی ارزیابی شده است. در پژوهش حاضر، این فرآیند نسبتاً زمان‌بر با پیش‌بینی‌های سریع شبکه‌های عصبی مصنوعی که به‌طور صحیح آموزش دیده است جایگزین شده است. در اینجا ورودی‌های مدل شبکه عصبی مصنوعی پارامترهای لرزه‌ای تحریک‌های زلزله وارد بر خاک‌ریز یا سد خاکی بوده و خروجی آن در این پژوهش شتاب افقی حداکثر تاج سد است. بررسی‌های انجام شده در این پژوهش نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی کلی ارائه شده جهت پیش‌بینی پاسخ لرزه‌ای خاک‌ریزها و سدهای خاکی می‌تواند نسبت به مدل جزئی پیشنهاد شده در پژوهش‌های پیشین کاربردی‌تر باشد.
کلیدواژه خاکریز، سد خاکی، تحلیل دینامیکی، روش معادل خطی، شبکه عصبی مصنوعی
آدرس دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران, دانشکده عمران, ایران, پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله, پژوهشکده مهندسی ژئوتکنیک, ایران, پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله, پژوهشکده مدیریت خطرپذیری و بحران, ایران
 
   Predicting the Seismic Response of Embankments and Earth Dams with Artificial Neural Network  
   
Authors Rezaeian Amin ,Davoodi Mohammad ,Jafari Mohammad Kazem
Abstract    The artificial neural network (ANN), one of the most powerful tools of artificial intelligence, was used to control the seismic responses of the cross section, and to predict earth dam seismic responses rather than utilizing dynamic timebased analyses. In terms of the artificial neural network, apart from the aforementioned ANNbased applications in various engineering problems, an increasing number of articles have been published over the last decade where the efficient implementation of ANNs in geotechnical earthquake engineering is presented. Most of these studies focus on liquefaction potential under seismic excitations, which is an extremely computationally intensive issue and therefore suitable for ANNs. In some of the studies in this field, the applicability of ANNs in soil dynamic analysis was examined. In addition to the generation of spectrum compatible accelerograms, prediction of earthquake parameters, wave propagation approximations, estimation of peak ground acceleration using microtremors, and the detection of earthquake electric field patterns. Not much has been done into predicting the seismic responses of embankments and earth dams using artificial neural networks tools. The first study on the domain was carried out by Tsompanakis et al. [1] in 2009 in which using the artificial neural network, a seismic response (maximum horizontal acceleration) of homogeneous and symmetric embankment in different locations was predicted. Although being a case study on a simple embankment, earthquake records (accelerograms) were used, which contained a variety of frequency concepts, simplicity or complexity, and various PGA levels, in addition to a general neural network that could be used in all PGA levels the seismic response was not accurately predicted. The objective of the present study was to investigate the ability of the artificial neural network to reach the dynamic response of the embankment and earth dams under seismic loads and different levels of intensity. In other words, it was planned to reduce the heavy cost of calculating the applicable issue in seismic geotechnical engineering. To fulfill the aim, a comprehensive study was carried out and various parameters were evaluated. According to the results, the artificial neural network could reach a good approximation of the seismic response of embankments and earth dams. Although comparing the results of artificial neural networks segmented from generic artificial neural network showed the accuracy of the estimated artificial neural network structured for each PGA level, especially in the linear region, the study was successful in eliminating the defects of previous research, making a perfect arrangement for a generic artificial neural network to be used for this type of neural network to achieve a favorable estimation of all PGA levels. Finally, it can be concluded that considering the complexities of the problem and the performance of the artificial neural networks in solving them, as well as the history of successful performance reports on this tool in other similar applications, the application of Artificial Neural Networks proved useful for estimating and predicting seismic responses of embankments and earth dams. Using artificial neural networks to meet this purpose would reduce the cost of calculating the seismic response assessment of embankments and earth dams. Therefore, applying this tool in the complicated field of seismic geotechnical engineering may be highly promising. Overall, future developments in this research field and promotions in artificial neural network training in other situations by changing the dimensions and properties of materials and load conditions would realize this idea and create a more general neural network for this application. Reference1. Tsompanakis, Y., Lagaros, N.D., and Stavroulakis, G.E. (2008) Soft computing techniques in parameter identification and probabilistic seismic analysis of structures. Advances in Engineering Software, 39(7), 612–624.
Keywords
 
 

Copyright 2023
Islamic World Science Citation Center
All Rights Reserved