基于巖石微組構采用多元回歸和人工智能技術估算巖石抗壓強度.pdf

1、單軸抗壓強度(UCS)是完整巖石的最重要參數之一，它通常用于地面和地下各種工程設計中。但是，有時由于巖石各向異性以及巖石結構和構造的復雜性，很難測得理想的數據。因此，采用經驗方法來估計巖石的單軸抗壓強度參數具有一定的實用性和經濟性。基于此，本研究的目的是吸引工程地質學者采用較穩(wěn)定的巖石微觀巖相特征預測完整巖石的單軸抗壓強度，研究成果在當前相關領域具有創(chuàng)新性。當巖石存在較明顯的變形時，巖石的微觀特征對于巖石的破壞形式的非常重要的影響，盡管

2、，有時候在對巖石特性的初步分析時經常忽略這些內容。
　　本課題采用人工神經網絡（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度(UCS)的關系。斜長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構構造，其力學特性分析對本區(qū)域巖石工程設計具有重要意義。在對巖相特征的定量分析和巖石強度參數測試的基礎上，采用SPSS V.19.0對數據進行了全面的統(tǒng)計分析，結果表明礦

3、物晶粒大小、形狀、石英含量是影響單軸抗壓強度(UCS)的主要因素。相對于早先得到的巖石構造對巖石單軸抗壓強度(UCS)影響的模型，本研究選取了相對較少的因素，但是這些已經足夠構建估算此類巖石型的單軸抗壓強度(UCS)。為了評估模型的實用性，選取相關系數(R)、方差(VAF)均方根（RMSE）三個指標對模型進行對比分析，結果表明雖然三個模型都可以可靠的預測巖石的單軸抗壓強度(UCS)，但ANN模型表現最優(yōu)。因此，在缺乏相關地質資料的基礎上

4、，采用巖石的微觀特征可以得到較滿意的巖石的強度和變形參數。但，ANNs模型與其它兩個模型相比，其最主要的問題是在輸入輸出數據之間關系的不透明性。此外，本次研究了巖石面理方位對巖石強度和變形的影響，這些因素對當地工程設計具有重要意義。為了測試面理方位對巖石強度和變形的影響，根據面理角度（β=0°，30°，60°和90°）進行取樣，實驗數據表明不同面理方位對巖石參數影響顯著。平行面理的縱波和剪切波波速明顯大于其他方向的測試值。巖石強度的各向