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

1、單軸抗壓強度(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計中。但是，有時由于巖石各向異性以及巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的復雜性，很難測得理想的數(shù)據(jù)。因此，采用經(jīng)驗方法來估計巖石的單軸抗壓強度參數(shù)具有一定的實用性和經(jīng)濟性?；诖?，本研究的目的是吸引工程地質(zhì)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(guān)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(jīng)常忽略這些內(nèi)容。
　　本課題采用人工神經(jīng)網(wǎng)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(guān)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(jié)構(gòu)構(gòu)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(shù)測試的基礎上，采用SPSS V.19.0對數(shù)據(jù)進行了全面的統(tǒng)計分析，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度(UCS)的主要因素。相對于早先得到的巖石構(gòu)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(jīng)足夠構(gòu)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(guān)系數(shù)(R)、方差(VAF)均方根（RMSE）三個指標對模型進行對比分析，結(jié)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(xiàn)最優(yōu)。因此，在缺乏相關(guān)地質(zhì)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(shù)。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(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巖石強度和變形的影響，這些因素對當?shù)毓こ淘O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(jù)面理角度（β=0°，30°，60°和90°）進行取樣，實驗數(shù)據(jù)表明不同面理方位對巖石參數(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試值。巖石強度的各向