برآورد متغيرهاي مقاومت برشي شيل هاي سازند شمشك با استفاده ازالگوريتم منطق فازي

A Fuzzy Model to Prediction of Shear Strength Parameters of Shemshak ‎Formation Shales

مقاومت برشي از مهم‌ترين ويژگي هاي سنگ هاي رسي و شيل ها در مهندسي سنگ و زمين شناسي مهندسي به شمار مي رود. به دليل مشكلات موجود در تهيه نمونه دست نخورده، به دست ‏آوردن متغيرهاي مقاومت برشي اين سنگ ها در آزمايشگاه همواره امكان پذير نيست. در اين پژوهش برآورد متغيرهاي مقاومت برشي شيل هاي سازند شمشك با استفاده از ديگر ‏ويژگي‌هاي سنگ بررسي شده است. براي اين منظور، 30 نمونه از شيل هاي سازند شمشك از گمانه هاي حفاري‌شده در محل نيروگاه تلمبه - ذخيره اي سياه بيشه و از ژرفاهاي مختلف ‏گرد آوري شد و متغيرهاي مقاومت برشي (‏c‏ و?) ، چگالي، تخلخل، مقاومت كششي و درصد كوارتز براي هر نمونه در آزمايشگاه تعيين شد. داده هاي به دست آمده از روش هاي آماري ‏و منطق فازي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت تا روابطي ميان متغيرهاي مقاومت برشي و ديگر ويژگي‌هاي سنگ به‌دست آيد. نتايج به‌دست آمده نشان مي دهد كه متغيرهاي مقاومت ‏برشي شيل هاي مورد مطالعه مي توانند با دقت قابل قبولي از مدل هاي منطق فازي ارايه شده برآورد شوند. ضرايب ‏R2‎‏ ميان مقادير برآورد‌شده از مدل هاي منطق فازي با مقادير به‌دست‌آمده ‏در آزمايشگاه براي چسبندگي و زاويه اصطكاك داخلي به ترتيب 95/0 و 84/0 به دست آمد. افزون برتغييرات ضرايب رگرسيون (‏R2‎‏)، روند توزيع خطاهاي محاسبه شده، شاخص‌هاي ‏عملكرد (‏VAF‏) و جذر ميانگين مربعات خطا (‏RMSE‏) به دست آمده براي متغيرهاي مقاومت برشي برآورد شده از روش رگرسيون چندمتغيره و روش منطق فازي نشان‌دهنده كارايي و ‏دقت بالاي مدل منطق فازي ارايه شده و عدم كارايي مطمين روش هاي آماري رگسيون چند متغيره در برآورد متغيرهاي مقاومت برشي شيل هاي مطالعه شده است.‏

Shear strength is one of the most important properties of mudrocks and shales in rock engineering and engineering geology. Because of the ‎difficulty to obtain undisturbed samples of shales as required for determination of shear strength parameters, it is also the most difficult to ‎evaluate. This research investigated properties that can be used to predict the shear strength parameters of Shemshak formation shales. Thirty ‎samples of shales from various depths were collected from boreholes in Shemshak formation in the site of Siahbishe pumped storage ‎powerhouse. Shear strength parameters (c and?), tensile strength (TS), quartz percent (Qz %), porosity (n) and density (?) were determined ‎in lab for each sample. Data were analyzed statistically and with fuzzy inference system to determine the relationships between shear ‎strength parameters with other properties. Results show that cohesion and friction angle of shales can be meaningfully predicted from a few ‎engineering properties by fuzzy inference system. The adjusted R2 values between measured and predicted values for cohesion and friction ‎angle are 0.95 and 0.84 respectively. Also the variation of regression coefficient (R2), performance indices (VAF) and root mean square error ‎‎(RMSE) with were calculated as for the shear strength parameters, obtained from the multiple regression modeland the fuzzyinference ‎system, revealed that the prediction performance and accuracy of the fuzzy models are high and multiple regression equations not have ‎performance in prediction of shear strength parameters of shales.‎