بررسی پایداری تونل به روش منحنی مشخصه زمین با استفاده از الگوریتم ماشین یادگیری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده فنی مهندسی نیایش، دانشگاه تهران مرکز، تهران، ایران

2 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد، مهندسین مشاور ساحل امید ایرانیان، تهران، ایران

3 دانش‌آ‌موخته کارشناسی ارشد، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

4 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران، تهران، ایران

چکیده

با توجه به توسعه روز افزون فضاهای زیرزمینی، ارزیابی پایداری و تعیین رفتار توده سنگ از مباحث مهم فضاهای زیر زمینی برای ایمنی و بهینه سازی پروژه می باشد. در سال های اخیر کرنش بحرانی به عنوان مهمترین شاخص برای ارزیابی پایداری و مچاله شوندگی تونل مورد توجه قرار گرفته است. در حال حاضر روش­های مختلفی برای تعیین کرنش بحرانی ذات توده سنگ وجود دارد. پارامتر کرنش بحرانی یک شاخص است که اجازه می­دهد تا درجه ای از پتانسیل مچاله شوندگی بر حسب کمیت سنجیده شود. از آن به عنوان سطح کرنش در پیرامون تونل که فراتر از آن باعث بی ثباتی و مشکلات مچاله شوندگی که به احتمال زیاد رخ می دهد یاد شود. همچنین مقدار کرنش بحرانی در ارزیابی پایداری تونل به روش نمودار مشخصه زمین بسیار کاربرد دارد. تاکنون، تلاش هایی بسیار زیادی برای تعیین کرنش بحرانی شده است، که سه روش پر کاربرد در این مطالعه بیان می شود. همچنین برای تعیین پتانسیل مچاله شوندگی در همه مطالعات­ها کمیت مچاله شوندگی 1% بر آورد شده است. با توجه به اینکه نتایج بدست آمده از روش های مختلف برای تعیین کرنش بحرانی، با استفاده از پارامترهای متفاوت و نتایج متفاوتی با هم دارند، در این پژوهش با استفاده از هوش مصنوعی برای دقیق شدن نتایج تلاش می شود. بدین منظور از الگوریتم هوشمند ماشین یادگیری در نرم‏افزار داده‏کاوی Rapidminer استفاده خواهد شد. در پژوهش حاضر، با جمع آوری اطلاعات ارائه شده از
 تونل های مختلف در مقالات معتبر، شرایط موجود به سه وضعیت پایدار، نیمه پایدار و ناپایدار تعریف می شود. خروجی ها ماشین یادگیری شامل رابطه پارامترها بر اساس شرایط موجود در تونل،
تاثیر هر کدام از پارامترها بر دیگری با توجه به شرایط
تونل می باشد.

کلیدواژه‌ها


-Agan, C., (2016), "Prediction of squeezing potential of rock masses around the Suruç Water tunnel." Bulletin of Engineering Geology and the Environment 75(2):
pp.451-468.

 

-Aydan, Ö., Akagi, T., & Kawamoto, T. (1993), "The squeezing potential of rocks around tunnels; theory and prediction". Rock Mechanics and Rock Engineering, 26(2), pp.137-163.

 

-Barla, G., (2001), "Tunnelling under squeezing rock conditions". Eurosummer-School in Tunnel Mechanics, Innsbruck, pp.169-268.

 

Barton, N., (2002), "Some new Q-value correlations to assist in site characterisation and tunnel design". International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, No.39(2), pp.185-216.

 

-Basarir, H., et al., (2005), "Analysis of support requirements for a shallow diversion tunnel at Guledar dam site, Turkey." Engineering Geology 81(2): pp.131-145.

 

-Basnet, C. B., (2013), "Evaluation on the Squeezing Phenomenon at the Headrace Tunnel of Chameliya Hydroelectric Project, Nepal."

 

-Bulychev, N. Mekhanika podzemnykh sooruzhenii (Mechanics of Underground Structures), Moscow: Nedra, (1994), Google Scholar.­

 

-Carranza-Torres, C., & Fairhurst, C., (1999), "General formulation of the elasto-plastic response of openings in rock using the Hoek-Brown failure criterion". Int. J. Rock Mech. Min. Sci, 36(6), pp.777-809.­

 

-Chang, C. & LIBSVM, C.-J. L., (2001), "a library for support vector machines, Software 2001.

 

-Chern, J., Shiao, F., & Yu, C., (1998), "An empirical safety criterion for tunnel construction. Paper presented at the Proceedings of the Regional Symposium on Sedimentary Rock Engineering", Taipei, Taiwan.

 

-Chern, J., Yu, C., & Shiao, F., (1998), "Tunnelling in squeezing ground and support estimation". Paper presented at the Proc. Regional Symposium on Sedimentary Rock Engineering, Taipei.

 

-Dalgıç, S., (2002), "A comparison of predicted and actual tunnel behaviour in the Istanbul Metro, Turkey". Engineering Geology 63(1): pp.69-82.

 

-Duncan Fama, M., (1993), "Numerical modelling of yield zones in weak rocks. Comprehensive rock engineering, 2, pp.49-75.

 

-Huang, G., Qiu, W., & Zhang, J., (2017), "Modelling seismic fragility of a rock mountain tunnel based on support vector machine". Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 102, pp.160-171.

 

Hoek, E., (1998), "Tunnel support in weak rock. Paper presented at the Keynote address", Symposium of Sedimentary Rock Engineering, Taipei, Taiwan.

 

-Hoek, E., (2001), "Big tunnels in bad rock. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering", 127(9), pp.726-740.

 

-Hoek, E. Kaiser, P. K., & Bawden, W. F., (2000), "Support of underground excavations in hard rock: CRC Press".

 

-Hoek, E., & Marinos, P., (2000), "Predicting tunnel squeezing problems in weak heterogeneous rock masses". Tunnels and tunnelling international,32, pp. 45-51.

 

-Jethwa, J., et al., (1982), "Evaluation Of Classification Systems For Tunnels In Non-Squeezing Ground Conditions". ISRM International Symposium, International Society for Rock Mechanics.

 

-Jethwa, J., & Singh, B., (1984), "28 Estimation of ultimate rock pressure for tunnel linings under squeezing rock conditions—a new approach­".

 

-Khan, A., Baharudin, B., Lee, L. H., & Khan, K., (2010), "A review of machine learning algorithms for text-documents classification". Journal of advances in information technology, 1(1), pp.4-20.­

 

-Khanlari, G. and Mokhtari, E., (2012), "Engineering geological study of the second part of water supply Karaj to Tehran tunnel with emphasis on squeezing problems." Engineering Geology 145: pp.9-17.

 

-Kim, Y.-S., & Kim, D.-M., (2009), "Evaluation for applications of displacement criterion by the critical strain of uniaxial compression in rock mass Tunnel. Journal of The Korean Society of Civil Engineers", 29(6C), pp.321-329.

 

-Koçkar, M. and Akgün, H., (2003), "Engineering geological investigations along the Ilıksu Tunnels, Alanya, southern Turkey." Engineering Geology 68(3): pp.141-158.

 

-Li, D. T., Yan, J. L., & Zhang, L., (2012), "Prediction of blast-induced ground vibration using support vector machine by tunnel excavation. Paper presented at the Applied Mechanics and Materials.

 

-­Özsan, A. and H. Başarır (2003), "Support capacity estimation of a diversion tunnel in weak rock." Engineering Geology 68(3): pp.319-331.

 

-Park, S.-H., & Shin, Y.-S. (2007), "A Study on the Safety Assessment Technique of a Tunnel Using Critical Stain Concept". Journal of the Korean Geotechnical Society, 23(5), pp.29-41.

 

-Park, S., & Park, S., (2014),"­Case studies for tunnel stability based on the critical strains in the ground. KSCE Journal of Civil Engineering, 18(3), pp.765-771.

 

PRASAD, A. S. R. G. V. (2000), "observational approach for stability of tunnels". Tunnelling Asia'2000, pp.38-39.

 

-Ramamurthy, T., & Arora, V., (1994), "Strength predictions for jointed rocks in confined and unconfined states". Paper presented at the International journal of rock mechanics and mining sciences & geomechanics abstracts.

 

-­Saeed, M. S. and Maarefvand, P., (2014), "Engineering geological study of NWCT tunnel in Iran with emphasis on squeezing problems." Indian Geotechnical Journal 44(3): pp.357-369.

 

-Sakurai, S., (1981), "Direct strain evaluation technique in construction of underground opening". Paper presented at the The 22nd US Symposium on Rock Mechanics.

 

-Sakurai, S., (1983), "Displacement measurements associated with the design of underground openings. Paper presented at the Proc. Int. symp. field measurements in geomechanics, Zurich.

 

Sakurai, S. (1986). Field measurement and hazard warning levels in NATM. Tsuchi-To-Kiso JSSMFE, 34, pp.5-10.

 

Sakurai, S. (1997), "Lessons learned from field measurements in tunnelling". Tunnelling and underground space technology, 12(4),
pp.453-460.

 

-Sari, D. and Pasamehmetoglu, A.,  (2004), "Proposed support design, Kaletepe tunnel, Turkey." Engineering Geology 72(3): 201-216.

Sharma, V. M., et al. (1987). Prediction of closures and rock loads for tunnels in squeezing grounds. 6th ISRM Congress, International Society for Rock Mechanics.

 

-Singh, B. Jethwa, J. Dube, A. & Singh, B. (1992), "Correlation between observed support pressure and rock mass quality". Tunnelling and underground space technology, 7(1), pp.59-74.

 

-Singh, B. Villadkar, M. Samadhiya, N. & Mehrotra, V., (1997), "Rock mass strength parameters mobilised in tunnels". Tunnelling and underground space technology, 12(1), pp.47-54.

 

-Singh, M. Singh, B. & Choudhari, J., (2007), "Critical strain and squeezing of rock mass in tunnels". Tunnelling and underground space technology, 22(3), pp.343-350.

 

-Vapnik, V., (2013), "The nature of statistical learning theory: Springer science & business media".

 

-Wu, Q., Yan, B. Zhang, C. Wang, L. Ning, G. & Yu, B., (2014), "Displacement prediction of tunnel surrounding rock: a comparison of support vector machine and artificial neural network". Mathematical Problems in Engineering, 2014.

 

-Yao, B.-Z. Yang, C.-Y., Yao, J.-B. & Sun, J., (2010), "Tunnel surrounding rock displacement prediction using support vector machine". International Journal of Computational Intelligence Systems, 3(6), pp.843-852.