基于巖石微組構(gòu)采用多元回歸和人工智能技術(shù)估算巖石抗壓強(qiáng)度.pdf

1、單軸抗壓強(qiáng)度(UCS)是完整巖石的最重要參數(shù)之一，它通常用于地面和地下各種工程設(shè)計(jì)中。但是，有時(shí)由于巖石各向異性以及巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的復(fù)雜性，很難測(cè)得理想的數(shù)據(jù)。因此，采用經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)估計(jì)巖石的單軸抗壓強(qiáng)度參數(shù)具有一定的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性?；诖?，本研究的目的是吸引工程地質(zhì)學(xué)者采用較穩(wěn)定的巖石微觀巖相特征預(yù)測(cè)完整巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，研究成果在當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域具有創(chuàng)新性。當(dāng)巖石存在較明顯的變形時(shí)，巖石的微觀特征對(duì)于巖石的破壞形式的非常重要的影響，盡管

2、，有時(shí)候在對(duì)巖石特性的初步分析時(shí)經(jīng)常忽略這些內(nèi)容。
　　本課題采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANNS）和模糊系統(tǒng)(FIS)以及多變量回歸(MR)方法研究了角巖的各向異性以及微觀特征與單軸抗壓強(qiáng)度(UCS)的關(guān)系。斜長(zhǎng)角巖取自四川省理縣老君溝區(qū)域的巖石邊坡，所取巖石具有典型的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，其力學(xué)特性分析對(duì)本區(qū)域巖石工程設(shè)計(jì)具有重要意義。在對(duì)巖相特征的定量分析和巖石強(qiáng)度參數(shù)測(cè)試的基礎(chǔ)上，采用SPSS V.19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明礦

3、物晶粒大小、形狀、石英含量是影響單軸抗壓強(qiáng)度(UCS)的主要因素。相對(duì)于早先得到的巖石構(gòu)造對(duì)巖石單軸抗壓強(qiáng)度(UCS)影響的模型，本研究選取了相對(duì)較少的因素，但是這些已經(jīng)足夠構(gòu)建估算此類巖石型的單軸抗壓強(qiáng)度(UCS)。為了評(píng)估模型的實(shí)用性，選取相關(guān)系數(shù)(R)、方差(VAF)均方根（RMSE）三個(gè)指標(biāo)對(duì)模型進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明雖然三個(gè)模型都可以可靠的預(yù)測(cè)巖石的單軸抗壓強(qiáng)度(UCS)，但ANN模型表現(xiàn)最優(yōu)。因此，在缺乏相關(guān)地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上

4、，采用巖石的微觀特征可以得到較滿意的巖石的強(qiáng)度和變形參數(shù)。但，ANNs模型與其它兩個(gè)模型相比，其最主要的問(wèn)題是在輸入輸出數(shù)據(jù)之間關(guān)系的不透明性。此外，本次研究了巖石面理方位對(duì)巖石強(qiáng)度和變形的影響，這些因素對(duì)當(dāng)?shù)毓こ淘O(shè)計(jì)具有重要意義。為了測(cè)試面理方位對(duì)巖石強(qiáng)度和變形的影響，根據(jù)面理角度（β=0°，30°，60°和90°）進(jìn)行取樣，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明不同面理方位對(duì)巖石參數(shù)影響顯著。平行面理的縱波和剪切波波速明顯大于其他方向的測(cè)試值。巖石強(qiáng)度的各向