基于集成树算法的岩石黏聚力和内摩擦角预测方法

李地元, 杨博, 刘子达, 刘永平, 赵君杰

黄金科学技术 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (05) : 847-859.

基于集成树算法的岩石黏聚力和内摩擦角预测方法

  • 李地元, 杨博, 刘子达, 刘永平, 赵君杰
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摘要

岩石的黏聚力(c)和内摩擦角(φ)是岩石工程设计及稳定性评价的重要参数,其直接测量需通过多组三轴或剪切试验,耗时多且成本高。基于4个易获取的岩石物理力学参数(纵波波速VP、密度ρ、单轴抗压强度UCS和巴西抗拉强度BTS),构建了用于预测c和φ值的智能模型。共收集了199组含不同岩石类型的数据,采用5种集成树算法开发预测模型,使用贝叶斯优化算法对模型的超参数进行优化。模型评估结果表明:构建的模型均具有较好的预测性能,其中极端随机树模型表现最佳(测试R2>0.97)。敏感性分析表明:VP、UCS和BTS对c值的预测结果影响较大,ρ对φ值的预测结果影响较大。研究成果已成功应用于金川矿区,验证了模型的实用性,开发的图形用户界面便于工程技术人员使用。

关键词

黏聚力 / 内摩擦角 / 机器学习 / 集成树算法 / 贝叶斯优化 / 智能预测

中图分类号

TU45 / TP18

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李地元, 杨博, 刘子达, 刘永平, 赵君杰. 基于集成树算法的岩石黏聚力和内摩擦角预测方法. 黄金科学技术. 2024, 32(05): 847-859

基金

国家自然科学基金面上项目“深部进路开采采场环境感知与爆破参数智能优化”(编号:52374153)资助

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