نشریه زمین شناسی مهندسی

---

تعیین مقاومت فشاری تک­محوری (UCS) سنگ در بیش‌تر پروژه­های مهندسی ضروری است. در حفاری‌های عمیق برای دست‌یابی به منابع هیدروکربوری و یا حفاری­های اکتشافی برای تونل­های عمیق تهیۀ نمونۀ مناسب برای اندازه­گیری مستقیم UCS مشکل، هزینه­بر و گاهی غیرممکن است. بنا بر این استفاده از روش­های غیرمستقیم (نظیر استفاده از خرده­های حفاری) برای تخمین UCS متداول شده است. استفاده از نفوذ کننده‌ای سخت که به داخل خرده سنگ تثبیت شده در یک چسب نگه‌دارنده نفوذ می‌کند و به‌عنوان آزمایش نفوذ¹ شناخته می­شود، یکی از این روش­ها است. در این مقاله تعداد 8 نمونه سنگ آهک میکرایتی تهیه و پس از تعیین UCS آن‌ها در آزمایشگاه، نمونه­ها خرد و آزمایش نفوذ با نفوذ کننده­هایی به قطرهای 6/0، 8/0 و 1 میلی‌متر روی 720 خرده ذره با اندازه­های 2، 3 و 4 میلی‌متر انجام شده و نیروی انتقال بحرانی (CTF) که معرف مقاومت نهایی خرده ذره در مقابل ورود نفوذکننده به داخل آن است، تعیین شده است. روابط تجربی بین UCS و CTF برای نمونه­ها و نفوذکننده‌های با قطرهای مختلف با R² &ge 0.78 پیشنهاد شده است. با استفاده از رگرسیون چند متغیره، رابطه­ای کلی بین UCS، CTF، اندازۀ ذرات (D) و قطر نفوذکننده (I) با R = 0.85 ارائه شده است. صحت روابط تجربی پیشنهادی با انجام 135 آزمایش نفوذ روی 3 نمونه سنگ آهک میکرایتی و مقایسه UCS اندازه­گیری شده در آزمایشگاه با UCS تخمین زده شده ارزیابی شده که شباهت 88% آن‌ها نشان دهندۀ رواداری روابط تجربی پیشنهادی در تحقیق حاضر است.

---

مقاومت تک محوری و مدول الاستیسیته سنگ ها در مهندسی ژئوتکنیک، مکانیک سنگ و مهندسی زمین شناسی، جزو پارامترهای حیاتی در طراحی می باشد. بدین منظور از دو روش رگرسیون اجزا اصلی و روش هیبریدی الگوریتم بهینه سازی ذرات بر مبنای ماشین های برداری رگرسیون استفاده شده است. پارامترهای استفاده شده در این مدلسازی شامل سرعت موج فشاری، نسبت پواسون و تخلخل دینامیکی می باشد. مدل سازی بر مبنای نتایج حاصل از آزمایش مقاومت تک محوری فشاری و التراسونیک بر روی 115 نمونه سنگ آهک انجام شده است. دقت مدل های توسعه یافته با استفاده از شاخص های آماری شامل ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای مطلق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که دقت هر دو روش در تخمین پارامترهای هدف بالا می باشد. مقدار الگوریتم بهینه سازی ذرات به منظور تعیین بهینه حالت محدودیت جعبه و حالت اپسیلون مورد استفاده قرار گرفت. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.78، 22.45 و 0.363 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.51 و 0.357 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.71، 34.23 و 0.421 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7، 34.23 و 0.43 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد تابع کرنل درجه دوم نتایج بهتری در تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته ارائه می کند. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با استفاده از تابع کرنل در ماشین های بردار پشتیبان به ترتیب 0.83، 16.98 و 0.329 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.15 و 0.296 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.73، 29.11و 0.45 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7 ، 25.67 و 0272 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. به علاوه، مقایسه نتایج حاصل از رگرسیون اجزا اصلی و ماشین برداری رگرسیون نشان می دهد که ماشین برداری رگرسیون نتایج بهتری را ارائه می نماید.