مدلسازی پیشرفته در مهندسی عمران
پیشبینی پیوسته منحنی نگهداشت آب–خاک در خاکهای با پلاستیسیته کم با استفاده از یادگیری عمیق
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران و معماری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.
2 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران و معماری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.
چکیده
منحنی نگهداشت آب–خاک از مهمترین ویژگیهای مورد استفاده در تحلیل رفتار مکانیکی و هیدرولیکی خاکهای غیراشباع است، اما اندازهگیری آزمایشگاهی آن فرآیندی زمانبر و پرهزینه بوده و به تجهیزات تخصصی نیاز دارد؛ ازاینرو، روشهای هوش مصنوعی بهعنوان جایگزینی کارآمد برای آزمایشهای مرسوم مورد توجه قرار گرفتهاند. در این پژوهش، با بهرهگیری از یادگیری عمیق، مدلی برای پیشبینی منحنی نگهداشت آب–خاک در خاکهای با پلاستیسیتهی کم ارائه شده است. پایگاه دادهی مورد استفاده شامل اطلاعات ۱۷۲۷ نمونه از پایگاه اطلاعات جغرافیایی خاک ایالات متحده است. ورودیهای مدل، مکش، تخلخل، حد روانی (LL)، شاخص خمیری (PI) و درصد عبوری از الکهای شمارهی ۴، ۱۰، ۴۰ و ۲۰۰ بوده و خروجی شبکه، رطوبت وزنی خاک است. برای این منظور، یک شبکهی عصبی عمیق پرسپترون چندلایه با چهار لایهی پنهان و معماری ۱۰×۵×۵×۱۰ آموزش داده شد. نتایج نشان میدهد که مدل توسعهیافته میتواند میزان رطوبت خاک را در مقادیر مختلف مکش، تنها بر اساس ویژگیهای فیزیکی خاک، با دقت مناسب پیشبینی کند و روندهای فیزیکی مورد انتظار را در تحلیلهای پارامتریک بازتولید نماید. برخلاف بسیاری از مطالعات پیشین که رطوبت را فقط در چند سطح گسستهی مکش تخمین میزنند، در این تحقیق مکش بهعنوان یک ورودی مستقل در نظر گرفته شده است؛ ازاینرو مدل قادر است منحنی نگهداشت آب–خاک را برای هر نوع خاک بهصورت تابعی پیوسته از رطوبت بر حسب مکش تولید کند. این رویکرد میتواند در پروژههای ژئوتکنیکی مرتبط با خاکهای غیراشباع، بهویژه زمانی که دستیابی سریع و قابلاعتماد به منحنی SWRC مورد نیاز است، بهکار گرفته شود.
کلیدواژهها
موضوعات
)