شماره مدرك
21349
شماره راهنما
18274
پديد آورنده
فاضل، محمدحسين
عنوان
توسعه نمودار تجربي به منظور ارزيابي پايداري شيب تحت شكست نوع دايره اي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
استخراج
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
سيزده، 81 ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
پايداري شيب , يادگيري ماشين , ماشين بردار پشتيبان , بهينه سازي ازدحام ذرات , كريجينگ , تحليل مولفه هاي اصلي , نمودار پايداري
تاريخ ورود اطلاعات
1405/07/30
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي معدن
دانشكده
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/08/02
كد ايرانداك
23260450
چكيده فارسي
پايداري شيب يكي از مسائل بنيادين مهندسي ژئوتكنيك و مهندسي معدن است. روشهاي كلاسيك اين حوزه، مانند روشهاي تعادل حدي و روشهاي عددي، اغلب به فرضهاي سادهكننده و محاسبات پرهزينه نياز دارند. هدف اين پژوهش آن است كه دانش نهفته در مدلهاي دادهمحور به يك نمودار پايداري ساده، صريح و قابلاعتماد براي ارزيابي سريع پايداري شيب تبديل شود. بدين منظور، پايگاه دادهاي شامل 176 نمونهي پاكسازيشده گردآوري شد. هر نمونه با شش پارامتر ورودي مؤثر بر پايداري توصيف ميشود: ارتفاع شيب، زاويهي شيب، وزن واحد حجم، چسبندگي، زاويهي اصطكاك داخلي و نسبت فشار آب منفذي. اين شش پارامتر با روش تحليل مؤلفههاي اصلي (PCA) به دو مؤلفهي اصلي كاهش بُعد يافتند؛ اين دو مؤلفه در مجموع حدود 60 درصد از واريانس كل دادهها را تبيين ميكنند و بازنمايي كل پايگاه داده را در يك صفحهي دوبعدي ممكن ميسازند. سپس بر روي اين صفحه، هفت رويكرد مختلف براي استخراج مرز جداكنندهي نواحي پايدار و ناپايدار بهكار گرفته و با يكديگر مقايسه شدند. شش رويكرد نخست، ماشين بردار پشتيبان (SVM) با سه هستهي خطي، چندجملهاي و سيگموئيد است كه هر يك، هم در حالت پيشفرض و هم پس از تنظيم فراپارامترها با الگوريتم بهينهسازي ازدحام ذرات (PSO)، ارزيابي شد. رويكرد هفتم نيز مرزي ترسيمي است كه از سطح پيوستهي شاخص پايداري حاصل از درونيابي كريجينگ استخراج ميشود. نتايج نشان داد كه عملكرد هر هسته بهشدت به تنظيم فراپارامترهاي آن وابسته است؛ چنانكه هستهي سيگموئيد كه در حالت پيشفرض ضعيفترين عملكرد را داشت (دقت آزمون 44٫44 درصد)، پس از بهينهسازي با PSO به يكي از دو مدل برتر بدل شد. دو رويكردِ ماشين بردار پشتيبان سيگموئيدِ بهينهشده و مرز ترسيميِ برخاسته از سطح كريجينگ، با دقت آزمونِ 83٫33 درصد بالاترين كارايي را داشتند. افزون بر دقت، سطح پيوستهي كريجينگ اين مزيت را فراهم آورد كه بهجاي يك پاسخ صرفاً دودويي، درجهي نسبيِ پايداري را در هر نقطه نمايش دهد. در مجموع، اين پژوهش نشان داد كه تلفيق روشهاي دادهمحور با بازنمايي گرافيكي ميتواند به ابزاري بينجامد كه هم از دقت مدلهاي يادگيري ماشين بهرهمند است و هم سادگي و شفافيت نمودارهاي طراحي سنتي را حفظ ميكند.
چكيده انگليسي
Slope stability is one of the fundamental issues in geotechnical and mining engineering. Classical approaches in this field, such as limit equilibrium methods and numerical methods, often require simplifying assumptions and computationally expensive analyses. The aim of this study is to transform the knowledge embedded in data-driven models into a simple, explicit, and reliable stability chart for rapid slope stability assessment. To this end, a database comprising 176 cleaned samples was compiled. Each sample was characterized by six input parameters affecting slope stability: slope height, slope angle, unit weight, cohesion, internal friction angle, and pore water pressure ratio. These six parameters were reduced to two principal components using Principal Component Analysis (PCA). Together, these two principal components explain approximately 60% of the total variance in the dataset, enabling the entire database to be represented in a two-dimensional plane. Subsequently, seven different approaches were employed on this plane to extract the boundary separating stable and unstable regions and were compared with one another. The first six approaches consisted of Support Vector Machine (SVM) models with three kernels—linear, polynomial, and sigmoid—each evaluated both in its default configuration and after hyperparameter tuning using the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. The seventh approach was a graphical boundary derived from the continuous stability index surface obtained through Kriging interpolation. The results showed that the performance of each kernel was highly dependent on hyperparameter tuning. In particular, the sigmoid kernel, which exhibited the weakest performance in its default configuration (test accuracy of 44.44%), became one of the two best-performing models after optimization using PSO. The optimized sigmoid Support Vector Machine and the graphical boundary derived from the Kriging surface achieved the highest performance, with a test accuracy of 83.33%. In addition to its predictive accuracy, the continuous Kriging surface offers the advantage of representing the relative degree of stability at each point rather than providing merely a binary response. Overall, the findings demonstrate that integrating data-driven methods with graphical representation can lead to a practical tool that benefits from the predictive capability of machine learning models while maintaining the simplicity and transparency of conventional design charts.
استاد راهنما
ابراهيم قاسمي ورنوسفادراني
استاد مشاور
محمود بهنيا , محمدحسين كدخدايي
استاد داور
حسن طباطبائي , امين ازهري