基于非破坏性测试的评估,使用堆叠组合模型对完整的碳酸盐岩的单轴压力强度和弹性模量进行了评估
Davood Fereidooni1, Zohre Karimi2, Fatemeh Ghasemi1
1School of Earth Sciences, Damghan University, Damghan, Semnan, Iran.
本研究引入了先进的堆叠合体学习模型,以使用简单的实验室测试准确预测碳酸盐岩石的单轴压力 (UCS) 和弹性模量 (E). 与传统方法相比,这些模型提供了更高的性能.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 机器学习应用 机器学习应用
- 岩石机械学 岩石机械学
背景情况:
- 单轴压力强度 (UCS) 和弹性模量 (E) 是工程学的关键岩石特性.
- 传统的直接测试是耗时的;软计算为间接预测提供了替代方案.
- 从非破坏性测试中预测这些参数可以提高岩石工程的效率和安全性.
研究的目的:
- 开发和评估堆叠组合学习模型,用于预测完整碳酸盐岩石的UCS和E.
- 将这些新型模型的性能与单个模型和其他整体方法进行比较.
- 为了确定各种输入参数对预测准确性的影响.
主要方法:
- 收集了70个碳酸盐岩石样本的干单位重量,多孔度,P波速度和布里内尔硬度的数据.
- 开发了两个堆叠组合模型:MLP和RF用于UCS,SVR和XGBoost用于E.
- 利用网格搜索与k-fold交叉验证用于基础模型和meta-learner模型的超参数调整.
主要成果:
- 堆叠组合模型表现出强大的概括能力.
- 获得的高确定系数 (R2) 值:UCS为0.909,E为0.831.
- 获得的低根平均平方误差 (RMSE) 值:UCS为1.967和E为0.621,表现优于单个和其他整体模型.
结论:
- 堆叠集体学习模型提供了一种可靠和准确的方法来预测碳酸盐岩石的UCS和E.
- 拟议的模型比单个模型 (MLP,SVR) 和代表组合模型 (RF,XGBoost) 提供了显著的改进.
- 这些发现支持使用先进的机器学习技术来高效地评估工程中的岩石性能.
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