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基于树结构Parzen估计器优化后两层Stacking模型的岩石脆性指数预测
1
作者
王芷含
温韬
《中国石油勘探》
北大核心
2025年第2期115-132,共18页
目前岩石脆性指数的评价方法众多,主要基于矿物组分或岩石力学性质开展评价,但多数评价指标获取费用高昂、耗时长。采用机器学习的手段,提出一种基于Stacking集成学习思想的岩石脆性指数预测方法,并行训练梯度提升决策树模型(GBDT)、随...
目前岩石脆性指数的评价方法众多,主要基于矿物组分或岩石力学性质开展评价,但多数评价指标获取费用高昂、耗时长。采用机器学习的手段,提出一种基于Stacking集成学习思想的岩石脆性指数预测方法,并行训练梯度提升决策树模型(GBDT)、随机森林模型(RF)、朴素决策树模型(DT)、支持向量回归模型(SVR)以及LightGBM模型等,并加以树结构Parzen估计器对各模型进行超参数调优后,串行使用XGBoost模型对基模型训练结果进行融合,从而实现各参数的快速寻优和岩石脆性指数的预测。结果表明,基于树结构Parzen估计器优化后的两层Stacking模型预测结果与使用的基模型预测结果相比具有明显优势,其可释方差得分(EVS)最高达到0.97,决定系数(R2)最高达到0.967,在同样的数据集表现中,该模型平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均最小,表明该模型能够在有监督学习的技术背景下较好地拟合岩石脆性指数的变化规律,验证了其在预测岩石脆性指数方面具有一定的实用价值。
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关键词
岩石脆性指数
Stacking模型
集成学习
树结构Parzen估计器
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职称材料
青藏高原雅江河谷地带碎块石土强度特性及颗粒破碎分析
2
作者
全志
温韬
+5 位作者
郭威
贾文君
王熠辉
黄德昕
史雪晴
黄婉滢
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期3647-3660,共14页
碎块石土在西藏等高寒地区广泛分布,其力学性质受粗颗粒含量、干密度及含水率的影响较大,且对评价该区域的堆积层滑坡稳定性十分重要。为探究粗颗粒含量、干密度及含水率对青藏高原雅鲁藏布江河谷地带碎块石土强度和颗粒破碎率等参数的...
碎块石土在西藏等高寒地区广泛分布,其力学性质受粗颗粒含量、干密度及含水率的影响较大,且对评价该区域的堆积层滑坡稳定性十分重要。为探究粗颗粒含量、干密度及含水率对青藏高原雅鲁藏布江河谷地带碎块石土强度和颗粒破碎率等参数的影响规律,开展了4种粗颗粒含量、3种干密度和2种含水工况下的碎块石土大直剪试验,分析了剪切过程中的应力变化规律、剪切后的颗粒破碎率及体变特征。结果表明:当试样干密度为1.4g/cm^(3)时,应力应变曲线在高粗颗粒含量(p_(5)≥40%)下没有出现峰值,试样未发生剪切破坏,随着干密度的增大,试样发生剪切破坏的临界粗颗粒含量和竖向压力不断降低;碎块石土的黏聚力c以p_(5)=20%为临界点,随着粗颗粒含量的增大先减小后增大,内摩擦角φ随p_(5)的增大逐渐变大;碎块石土的颗粒破碎率与粗颗粒含量、竖向压力和初始干密度均呈正相关;粗颗粒含量和干密度的增大均会提高试样的界面抗剪强度,降低试样的最终体变量。试样的剪胀性受碎块石相互咬合形成的骨架结构的强度和竖向压力的影响,当σ=100 kPa,p_(5)≥20%时,试样表现出剪胀特性,随着竖向压力的增大,试样由剪胀向剪缩转变;在饱和含水工况下,碎块石土的抗剪强度降低,最终体变量与剪缩量大幅增加。研究成果可为青藏高原碎块石土滑坡稳定性研究提供指导。
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关键词
大直剪试验
粗颗粒含量
抗剪强度指标
颗粒破碎率
剪胀
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职称材料
土体本构模型参数的不确定性评估研究
3
作者
薛阳
苗发盛
+2 位作者
吴益平
温韬
王艳昆
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期2797-2807,共11页
模型参数评估是本构模型发展的重要研究内容。为了考虑本构模型参数评估过程中存在的误差,采用基于结构可靠度、子集模拟和自适应条件抽样方法的贝叶斯框架,提出一种基于试验数据反演的本构模型参数不确定性评估方法。分别以表征岩土体...
模型参数评估是本构模型发展的重要研究内容。为了考虑本构模型参数评估过程中存在的误差,采用基于结构可靠度、子集模拟和自适应条件抽样方法的贝叶斯框架,提出一种基于试验数据反演的本构模型参数不确定性评估方法。分别以表征岩土体剪应力−剪应变的节理剪切本构模型和描述土体非线性应变增量−应力增量的亚塑性黏土本构模型为例,研究了本构模型参数、土体偏应力−应变和孔隙比−压力曲线的不确定性表征结果,并分析了模型参数对试验结果的敏感性。结果表明该方法可以评估验数据驱动下本构模型参数的拟合不确定性。对于应力−应变曲线的表征,节理模型参数■和η的贡献相对较大,而亚塑性模型的多数参数贡献度差异较小。研究结果有助于加深对这两种本构模型的理解以及提高本构模型预测的可靠性。
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关键词
节理本构模型
亚塑性模型
贝叶斯理论
不确定性量化
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职称材料
题名
基于树结构Parzen估计器优化后两层Stacking模型的岩石脆性指数预测
1
作者
王芷含
温韬
机构
长
江大学地球科学学院
湖北长大科技开发有限公司加查县分公司
出处
《中国石油勘探》
北大核心
2025年第2期115-132,共18页
基金
国家自然科学基金“冻融循环作用下藏东南高海拔山区岩质滑坡解锁力学机制与启滑判据”(42477174)
西藏自治区重大科技专项“西藏重大自然灾害风险预判与防治关键技术及示范应用”(XZ202402ZD0001)
+1 种基金
西藏自治区科技项目“复杂地质环境下边境地区滑坡风险识别及应急预警方案研究——以西藏山南市为例”(XZ202301YD0034C)
青海省基础研究计划项目“河湟谷地多灾种山地灾害形成机制及预判预警研究”(2024-ZJ-904)。
文摘
目前岩石脆性指数的评价方法众多,主要基于矿物组分或岩石力学性质开展评价,但多数评价指标获取费用高昂、耗时长。采用机器学习的手段,提出一种基于Stacking集成学习思想的岩石脆性指数预测方法,并行训练梯度提升决策树模型(GBDT)、随机森林模型(RF)、朴素决策树模型(DT)、支持向量回归模型(SVR)以及LightGBM模型等,并加以树结构Parzen估计器对各模型进行超参数调优后,串行使用XGBoost模型对基模型训练结果进行融合,从而实现各参数的快速寻优和岩石脆性指数的预测。结果表明,基于树结构Parzen估计器优化后的两层Stacking模型预测结果与使用的基模型预测结果相比具有明显优势,其可释方差得分(EVS)最高达到0.97,决定系数(R2)最高达到0.967,在同样的数据集表现中,该模型平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均最小,表明该模型能够在有监督学习的技术背景下较好地拟合岩石脆性指数的变化规律,验证了其在预测岩石脆性指数方面具有一定的实用价值。
关键词
岩石脆性指数
Stacking模型
集成学习
树结构Parzen估计器
Keywords
rock brittleness index
Stacking model
ensemble learning
tree-structured Parzen estimator
分类号
P631.9 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
青藏高原雅江河谷地带碎块石土强度特性及颗粒破碎分析
2
作者
全志
温韬
郭威
贾文君
王熠辉
黄德昕
史雪晴
黄婉滢
机构
长
江大学地球科学学院
湖北长大科技开发有限公司加查县分公司
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期3647-3660,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(42477174)
西藏自治区科技项目(XZ202301YD0034C,XZ202202YD0007C,ZDZX2024000002)。
文摘
碎块石土在西藏等高寒地区广泛分布,其力学性质受粗颗粒含量、干密度及含水率的影响较大,且对评价该区域的堆积层滑坡稳定性十分重要。为探究粗颗粒含量、干密度及含水率对青藏高原雅鲁藏布江河谷地带碎块石土强度和颗粒破碎率等参数的影响规律,开展了4种粗颗粒含量、3种干密度和2种含水工况下的碎块石土大直剪试验,分析了剪切过程中的应力变化规律、剪切后的颗粒破碎率及体变特征。结果表明:当试样干密度为1.4g/cm^(3)时,应力应变曲线在高粗颗粒含量(p_(5)≥40%)下没有出现峰值,试样未发生剪切破坏,随着干密度的增大,试样发生剪切破坏的临界粗颗粒含量和竖向压力不断降低;碎块石土的黏聚力c以p_(5)=20%为临界点,随着粗颗粒含量的增大先减小后增大,内摩擦角φ随p_(5)的增大逐渐变大;碎块石土的颗粒破碎率与粗颗粒含量、竖向压力和初始干密度均呈正相关;粗颗粒含量和干密度的增大均会提高试样的界面抗剪强度,降低试样的最终体变量。试样的剪胀性受碎块石相互咬合形成的骨架结构的强度和竖向压力的影响,当σ=100 kPa,p_(5)≥20%时,试样表现出剪胀特性,随着竖向压力的增大,试样由剪胀向剪缩转变;在饱和含水工况下,碎块石土的抗剪强度降低,最终体变量与剪缩量大幅增加。研究成果可为青藏高原碎块石土滑坡稳定性研究提供指导。
关键词
大直剪试验
粗颗粒含量
抗剪强度指标
颗粒破碎率
剪胀
Keywords
large direct shear test
coarse particle content
shear strength parameters
particle crushing rate
shear dilation
分类号
TU411.7 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
土体本构模型参数的不确定性评估研究
3
作者
薛阳
苗发盛
吴益平
温韬
王艳昆
机构
长
江大学地球科学学院
湖北长大科技开发有限公司加查县分公司
中国地质大学(武汉)工程学院
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期2797-2807,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(No.42307242)
湖北省自然科学基金(No.2023AFB322)
+1 种基金
校级大学生创新创业训练计划项目(No.Yz2023029)
西藏自治区科技计划项目(No.XZ202301YD0034C,No.XZ202202YD0007C)。
文摘
模型参数评估是本构模型发展的重要研究内容。为了考虑本构模型参数评估过程中存在的误差,采用基于结构可靠度、子集模拟和自适应条件抽样方法的贝叶斯框架,提出一种基于试验数据反演的本构模型参数不确定性评估方法。分别以表征岩土体剪应力−剪应变的节理剪切本构模型和描述土体非线性应变增量−应力增量的亚塑性黏土本构模型为例,研究了本构模型参数、土体偏应力−应变和孔隙比−压力曲线的不确定性表征结果,并分析了模型参数对试验结果的敏感性。结果表明该方法可以评估验数据驱动下本构模型参数的拟合不确定性。对于应力−应变曲线的表征,节理模型参数■和η的贡献相对较大,而亚塑性模型的多数参数贡献度差异较小。研究结果有助于加深对这两种本构模型的理解以及提高本构模型预测的可靠性。
关键词
节理本构模型
亚塑性模型
贝叶斯理论
不确定性量化
Keywords
shear stress constitutive model
hypoplastic model
Bayesian framework
uncertainty quantification
分类号
TU43 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于树结构Parzen估计器优化后两层Stacking模型的岩石脆性指数预测
王芷含
温韬
《中国石油勘探》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
青藏高原雅江河谷地带碎块石土强度特性及颗粒破碎分析
全志
温韬
郭威
贾文君
王熠辉
黄德昕
史雪晴
黄婉滢
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
土体本构模型参数的不确定性评估研究
薛阳
苗发盛
吴益平
温韬
王艳昆
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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