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Tipo: Dissertação
Título: Desenvolvimento de modelos neuro-fuzzy para previsão do comportamento cisalhante das descontinuidades rochosas
Título em inglês: Opracowanie modeli neuro-rozmytych do przewidywania zachowania nieciągłości skał przy ścinaniu
Autor(es): Albino, Matheus Cavalcante
Orientador: Dantas Neto, Silvrano Adonias
Palavras-chave: Dilatância;Descontinuidades;Neuro-fuzzy;Resistência ao Cisalhamento
Data do documento: 2020
Citação: ALBINO, Matheus Cavalcante. Desenvolvimento de modelos neuro-fuzzy para previsão do comportamento cisalhante das descontinuidades rochosas. 2020. 165f . Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Geotecnia) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Geotecnia, Fortaleza, 2020.
Resumo: O mecanismo de ruptura de um maciço rochoso pode estar fortemente relacionadoàs descontinuidades constituintes. Isso ocorre pelo fato deque as propriedades de resistência ao cisalhamento dessas estruturas são inferiores às pertencentes à rocha intacta. Em virtude da influência que as descontinuidadesrochosasapresentam, modelos têm sido desenvolvidos com o objetivo fornecer previsões de seu comportamento cisalhante. No entanto, os modelos analíticos podem apresentar desvantagens em seu uso, como a não consideração de fatores importantes que influenciam o comportamento cisalhante das descontinuidades rochosas, ou mesmo a dificuldade de calcular certos parâmetros inerentes às formulações. Como alternativa aosmodelos analíticos, outras metodologias têm sido utilizadas emMecânica das Rochas, destacando-seos sistemas inteligentes que utilizamredes neurais artificiais, ou controladores neuro-fuzzy. Nesse contexto, foram desenvolvidos no presente trabalho sistemas neuro-fuzzy para a previsão do comportamento cisalhante das descontinuidades rochosas com e sem preenchimento, por meio de estimativas da dilatância e da tensão de cisalhamentoem função do deslocamento cisalhante.Foram utilizados,no desenvolvimento dos modelos,dados de116 ensaios de cisalhamento direto apresentados por diversos autores, gerando um conjunto de 2098 pontos gráficosreferentes ao registro de medidas de dilatância e de tensão de cisalhamento em função do deslocamento cisalhante. Diversas estruturas de modelos pertencentes à diferentes classes de dados foram estabelecidas e, por meio dos testes e avaliações realizados,os sistemasque forneceramos melhores resultadosapresentamcomovariáveis de entrada a rigidez normal de contorno; a relação entre a espessura do preenchimento e a amplitude da aspereza; a tensão normal inicial; o coeficiente de rugosidade da descontinuidade; a resistência à compressão uniaxial da rocha intacta; o ângulo de atrito básico da rocha intacta; o ângulo de atrito do material de preenchimentoe o deslocamento cisalhante.Com omodelo de previsão da dilatância, foram calculadosvaloresde coeficiente de determinação de 0,99 paraas fases de treinamento e de teste. No caso do modelode previsão da tensão de cisalhamento, foram obtidos valores de coeficientes de determinação de 0,97 e 0,96 para as fases de treinamento e de teste, respectivamente. As estimativasdos sistemasdefinidos apresentaram satisfatória correlação com os dados experimentais utilizados em seus desenvolvimentos, além deserem compatíveis com os resultados fornecidos por outros modelosexistentes
Abstract: 8ABSTRACTThe rupture mechanism of a rock mass may be strongly related to the constituent discontinuities. This is due to the fact that the shear strength properties of these structures are lower than those of intact rock. Due to the influence that rock discontinuities have, models have been developed with the objective of providing predictions of their shear behavior. However, the analytical models can present disadvantages in their use, such as the non-consideration of important factors thatinfluence the shear behavior of rock discontinuities, or even the difficulty of calculating certain parameters inherent to the formulations. As an alternative to analytical models, other methodologies have been used in Rock Mechanics, highlighting intelligent systems that use artificial neural networks, or neuro-fuzzy controllers. In this context, in the present work,neuro-fuzzy systems were developed to predict the shear behavior of clean and filled rock discontinuities,by means of estimates of the dilation and shear stress as a function of sheardisplacement. In the development of the models, data from 116 direct shear tests presented by several authors were used, generating a set of 2098 graphic points referring to the measurement of dilation and shearstress as a function of sheardisplacement. Several model structures belonging to different classes of data have been established and, through the tests and evaluations carried out, the systems that provided the best results have the boundary normal stiffness,the ratio betweenthe infill thickness and theasperity height,the initial normal stress,joint roughness coefficient,uniaxial compressive strength of the intact rock,basic friction angle of the intact rock,infillfriction angleand the sheardisplacementas input variables. With the dilation prediction model, values of coefficient of determinationof 0.99 were calculated for the training and test phases. In the case of the shear stress prediction model, values of coefficient of determination of 0.97 and 0.96 were obtained for the training and test phases, respectively. The estimates of the defined systems showed a satisfactory correlation with the experimental data used in their development, in addition to being compatible with the results provided by other existing models.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56532
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