فایل پایان نامه : پایان نامه عمران سازه:تعيين پارامترهاي آزمايش تحکيم در لايه‌هاي آبرفتي با استفاده از مدلسازي با Anfis و شبکه‌هاي عصبي

پایان نامه

(پايان نامه کارشناسي ارشد)

 

 

تعيين پارامترهاي آزمايش تحکيم در لايه‌هاي آبرفتي با بهره گیری از مدلسازي با Anfis و شبکه‌هاي عصبي

استاد راهنما

دکتر عباس مهدويان

 

اسفند ماه 1387

 

 

بخش هایی از متن پایان نامه :

چکیده

 

امروزه با در نظر داشتن رشد روز افزون ساخت و ساز در زمینه هایی زیرا ابر سازه ها ، پلهای عظیم ، منوریل و … و با عنایت به اهمیت عوامل موثری مانند زمان و هزینه در این پروژه ها مهندسین فاز صفر ( فاز مطالعاتی) را در خصوص کاهش هزینه و زمان مرحله ای مهم می دانند.

در مطالعات اولیه هر پروژه عمرانی، یکی از پارامترهای ضروری تعیین نشست تحکیمی می باشد به طوری که عدم انجام و یا حتی دقت ناکافی نتایج سبب خسارات جبران ناپذیری به کل پروژه وارد می نماید.

این شاخص با انجام آزمایش تحکیم تعیین می گردد.با در نظر داشتن ماهیت و روش انجام این آزمایش، کسب نتایج همواره هزینه و زمان زیادی را به خود اختصاص می دهد. به همین مقصود در این پایان نامه با در نظر داشتن وجود روشهای قوی و موثری همچون، Anfis وNatural network که با دقت مطلوبی مدلی از نتایج آزمایشگاهی را می دهد با کمک نرم افزارMatlab کوشش بر بدست آوردن مدلی بر اساس پارامترهای موثر وابسته به تعیین این شاخص گردید به نحوی که بتوان مقایسه ای با روابط دیگر محققین و نتایج آزمایشگاهی تعیین پارامترهای تحکیم داشت. بر اساس نتایج مدل ارائه شده، نظاره گردید که نسبت به روابط قبلی از خطای کمتری برخوردار می باشد و تطابق بهتری با نتایج واقعی دارد ضمن اینکه می توان در زمان کمتری به نتایج قابل قبولی دست پیدا نمود.

 

 

واژه‌هاي کليدي:

نشست تحکيمي، شبکه‌هاي عصبي، فازي

 

Abstract

 

Nowdays, due to the growing constructions in subjects like huge structures , large bridges , railway and monorails etc and the importance of factors such as time and cost ,engineers in such         projects emphasis on zero phase to reduce these factors.
In initial studies of each civil projects one of the important things to determine is subsidence consolidation .otherwise neglecting or inadequate accuracy of the results will cause damage to the project.

This index is determined with the consolidation test. with regard to the nature and the methods of this test , reaching to the favorite result will consume a lot of time and cost to itself. Therefore, in this thesis, by the use of strong and effective methods like ANFIS and NEURAL NETWORK which gives accurate laboratory results and by the use of matlab software tries to obtain a model based on effective parameters to determine the index so that it can be compared with laboratory parameters and other reasercher’s formulas in consolidation parameters.Based on the results of the model it was observed that the error is less than the previous relationships and it better conforms with the actual results and moreover it may consume less time to achieve acceptable results.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست

عنوان                                                                               شماره صفحه

 

فصل اول: كليات.. 1

1- مقدمه. 2

1-1- تعريف مساله و هدف از پژوهش.. 2

1-2- پديده تحکيم 2

1-3- منطق فازي.. 3

فصل دوم: مروري بر تحقيقات گذشته. 6

2-1- مقدمه. 7

2-2- شناسايي پارامترهاي موثر در نشست تحکيمي خاک.. 7

2-3- مروري بر تاريخچه تحقيقاتي نظريه مجموعه‌هاي فازي و زمينه‌هاي آن در مهندسي عمران. 9

2-3-1- اولين زمينه‌هاي فکري.. 9

2-3-2- دهه 60: ظهور فازي.. 9

2-3-3- دهه 70: تثبيت مفاهيم بنيادي و ظهور اولين کاربردها 10

2-3-4- دهه 90 و سالهاي آغازين قرن 21: چالشها کماکان باقيست.. 11

2-3-4- فازي در ايران: 11

2-3-5- نظريه فازي در مهندسي عمران. 12

فصل سوم: تحکيم 13

3- 1 مقدمه. 14

3-2 اصول پايه تحکيم 14

3-2-1 مفاهيم کلي تحکيم يک بعدي.. 14

3-2-2 نظريه تحکيم يک بعدي.. 15

3-2-2-1 محاسبه نشست تحکيم يک بعدي: 16

3-2-2-2 حل معادله تحکيم 18

3-2-2-3 آزمايش تحکيم 19

3-2-2-3-1 آزمايش تحکيم با سرعت تغيير شکل نسبي ثابت.. 20

3-2-2-3-2 آزمايش تحکيم با شيب ثابت.. 21

3-2-2-4 خصوصيات تراکم پذيري.. 23

3-2-2-4-1 اندازه گيري غير مستقيم شاخص تراکم: 24

3-2-3 نشست تحکيم 25

3-2-4 درجه تحکيم 26

3-2-5 محاسبه ضريب تحکيم با بهره گیری از نتايج آزمونها آزمايشگاهي. 27

3-2-5-1 روش لگاريتم زمان. 27

3-2-5-2 روش ريشه دوم زمان. 28

3-2-5-3 روش شيب بيشينه سو. 29

3-2-5-4 روش محاسباتي سيوارام و سوامي. 30

3-2-6 تاثير دست خوردگي نمونه بر روي منحني : 30

3-2-7 تحکيم ثانويه. 31

3-2-7-1 تاثير تحکيم ثانويه بر روي فشار پيش تحکيمي. 33

3-2-8 تحکيم به کمک زهکش‌هاي ماسه‌اي.. 34

فصل چهارم: منطق فازي و کاربرد آن در مهندسي عمران. 37

4-1- مقدمه. 38

4-2- مجموعه‌هاي فازي.. 40

4-2-1- تعاريف و مفاهيم اوليه مجموعه‌هاي فازي.. 40

4-2-2- چند مفهوم مقدماتي. 41

4-2-3- نماد گذاري.. 41

4-2-4- عملگرهاي مجموعه اي.. 41

4-3- اصل توسعه و روابط فازي.. 45

4-3-1- اصل توسعه. 45

4-3-2- حاصل ضرب کارتزين فازي.. 46

4-3-3- اصل توسعه بر روي فضاي حاصل ضرب کارتزين. 46

4-3-4- ارتباط فازي.. 47

4-3-5- ترکيب روابط فازي.. 47

4-3-6- اعدادي فازي.. 47

4-3-7- اعداد فازي L-R.. 48

4-4- منطق فازي.. 50

4-4-1- استدلال فازي.. 50

4-4-2- متغيرهاي زباني. 50

4-4-3- قيود زباني. 51

4-4-4- قواعد اگر- آنگاه 52

4-4-5- گزاره فازي.. 52

4-4-6- شيوه استدلال فازي.. 53

4-4-7- روش ممداني. 55

4-4-8 روش استدلال فازي با بهره گیری از توابع خطي. 59

4-4-9- استدلال فازي ساده شده 62

4-5- کاربردهاي فازي در مهندسي عمران. 62

4-5-1- سيستم‌هاي فازي.. 62

4-5-2- پايگاه قواعد 63

4-6-3- ويژگي‌هاي مجموعه قواعد 64

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

4-5-4- موتور استنتاج فازي.. 64

4-5-5- فازي ساز. 65

4-5-6- غير فازي ساز: 66

4-5-7- کنترل فازي.. 67

فصل پنجم: آشنايي با مفاهيم شبکه عصبي. 69

5-1 سلول عصبي مصنوعي. 70

5-2 توابع تحريک… 70

5-3 شبکه‌هاي عصبي چند لايه. 72

5-4 شبکه‌هاي بازگشتي. 73

5-5 آموزش شبکه. 74

5-6 هدف از آموزش شبکه. 74

5-7 آموزش نظارت شده 74

5-8 آموزش غير نظارت شده 75

5-9 روش‌هاي تربيت و آموزش آماري.. 76

5-10 خودسازماني. 77

5-11 الگوريتم انتشار برگشتي. 78

5-12 ساختار شبکه در الگوريتم انتشار برگشتي. 79

5-13 نگرشي کلي بر آموزش شبکه. 80

5-14 تشخيص تصوير. 80

5-15 حرکت به پيش.. 82

5-16 برگشت به عقب ـ تنظيم وزن‌هاي لايه خروجي. 82

5-17 تنظيم وزن‌هاي لايه پنهان. 83

5-18 سلول عصبي باياس در شبکه. 84

5-19 اندازه حرکت.. 84

5-20 الگوريتم‌هاي پيشرفته. 85

5-21 کاربردها و اخطارهاي انتشار برگشتي. 86

5-22 اندازه گام 87

5-23 ناپايداري موقتي. 87

5-24 مبناي رياضي الگوريتم انتشار برگشتي. 87

5-26 نحوة ارائه زوج‌هاي آموزشي به شبکه. 91

5-27 سنجش ميزان يادگيري و عملکرد شبکه. 91

5-28 جذر ميانگين مربع خطاها 92

5-29 بهره گیری از دستورات MATLAB.. 93

فصل ششم: برآورد ضريب فشردگي تحکيم به وسيله پارامترهاي فيزيکي خاک.. 95

6-1- مقدمه. 96

6-2- شناسايي پارامترهاي موثر در نشست تحکيمي خاک.. 97

6-3 بانک اطلاعات مورد بهره گیری 98

6-4 تحليل اطلاعات با بهره گیری از روش برازش خطي. 99

6-5- نتيجه گيري.. 102

فصل هفتم: مدل سازي ضريب فشردگي با بهره گیری از شبکه‌هاي عصبي-فازي (ANFIS) 104

7-1 آشنايي با مدلسازي توسط ANFIS. 105

7-2 مدلسازي ضريب فشردگي با بهره گیری از شبکه عصبي-فازي (ANFIS) 107

7-3 چگونگي مدلسازي وتحليل مدل و بررسي نتايج. 109

فصل هشتم: نتيجه گيري، پيشنهادات، محدوديت‌ها 120

8-1 نتيجه گيري.. 121

8-2- محدوديت‌ها: 121

8-3- پيشنهاد براي ادامه مطالعه: 122

Reference: 123

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

جدول                                          صفحه

جدول 2-1 : فرمولهاي تجربي براي تعيين . 8

جدول 3-1 طبقه بندي خاکها بر اساس تراکم پذيري ثانويه 33

جدول 4-1 جدول قاعدگي براي رانندگي 59

جدول 6-2 : مشخصات کلي داده‌هاي اوليه 98

جدول 6-3 : نتايج برازش خطي گام به گام 100

جدول 7-1 : نتايج آزمايشگاهي موجود براي ضريب فشردگي 107

 

 

 

فهرست شکل ها

شکل                                           صفحه

شکل 1 – نمايش يک سيستم فازي 4

شکل 2-1 تعيين ضريت فشردگي 7

شکل 3-1 تغيير فشار آب حفره‌اي و تنش موثر ناشي از اعمال سربار 16

شکل 3-2 محاسبه تحکيم يک بعدي 17

شکل3-3 محاسبه . 18

شکل 3-4 دستگاه تحکيم(ادومتر) 20

شکل 5-3 نمودار شماتيک دستگاه آزمايش تحکيم با سرعت تغيير شکل نسبي کنترل شده 21

شکل 3-6 نمودار شماتيک آزمايش تحکيم با شيب ثابت 22

شکل3-7 مراحل مختلف در آزمايش با شيب کنترل شده 22

شکل 3-8 نشست تحکيم 26

شکل 3-9 روش لگاريتم زمان براي محاسبه . 28

شکل 3-10 روش ريشه دوم زمان براي محاسبه . 29

شکل 3-11 روش شيب بيشينه سو براي محاسبه . 30

شکل 3-12 تاثير دست خوردگي نمونه بر منحني ….. 31

شکل 3-13 ضريب تحکيم ثانويه براي خاکهاي طبيعي رسوبي 1973 G.Mesri 32

شکل 3-14 تاثير نسبت افزايش بار يکسان، بر روي ضخامت نمونه 33

شکل 3-15 تاريخچه زمين شناسي 34

شکل 3-17 شالوده انعطاف پذير(الف) و صلب (ب) واقع بر خاک رس 35

شکل 4-1 مکمل فازي 42

شکل 4-2 اجتماع فازي 43

شکل 4-3 اشتراک فازي 44

شکل 4-4 اعداد مثلثي 49

شکل 4-5 اعداد نرمال 49

شکل 4-6 اعداد سهموي 50

شکل 4-8 توابع عضويت براي رانندگي 58

شکل 4-9 مجموعه‌هاي فازي براي بخش نتيجه 61

شکل 4-10 ساختار اصلي سيستمهاي فازي با فازي ساز و غير فازي ساز 63

شکل 5-1: شبکه يا يک نود 70

شکل 5-2 : تابع سيگمويد 71

شکل 5-3 : تشخيص تصوير 81

شکل 5-4 : سلول عصبي باياس در شبکه 84

شبکه5-5 : MLP با يک نود 93

شکل 5-6 : شبکه پرسپترون چند لايه MLP با يک لايه مخفي. 94

شکل 6-1: ميزان پراکندگي در داده‌هاي اوليه براي ارتباط (9) 100

شکل 6-2 : مناسبترين توابع درجه دو و درجه 3 براي تعيين Cc از روي 101

شکل 6-3 : آزمايش ارتباط 6-13 و مقايسه با روابط ديگر محققين 103

شکل 7-1 توابع عضويت ورودي PL 111

شکل 7-2 توابع عضويت ورودي LL 111

شکل 7-3 توابع عضويت ورودي 112

شکل 7-4 : مقايسه نتايج آزمايشگاهي و مدل ANFIS (داده‌هاي آموزش) 112

شکل 7-5 : مقايسه نتايج آزمايشگاهي و مدل ANFIS (داده‌هاي تست) 113

شکل 7-6 : مقايسه نتايج آزمايشگاهي و مدل شبکه عصبي (داده‌هاي آموزش) 118

شکل 7-7 : مقايسه نتايج آزمايشگاهي و مدل شبکه عصبي (داده‌هاي تست) 118

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول:
كليات

 


 

 

 

1- مقدمه

1-1- تعريف مساله و هدف از پژوهش

راه حل مستقيم براي تعيين پارامترهاي نشست تحکيمي خاک، بهره گیری از آزمايش تحکيم می باشد. مطابق استاندارد انجام آزمايش تحکيم نياز به صرف حدود يک هفته وقت دارد. دشواري انجام آزمايش تحکيم و بالاخص زمان طولاني و هزينه بالاي آن سبب بروز محدوديت‌هاي فراوان در کيفيت و کميت آزمايش به ويژه در پروژه‌هاي حجيم و وقت گير شده می باشد. در اکثر اين پروژه ها به مقصود جلو گيري از نياز به زمان طولاني و همچنين کاهش هزينه‌هاي انجام مطالعات ژئوتکنيک اغلب تعداد آزمايش ها کاهش داده مي‌گردد و در نتيجه اطلاعات پيوسته و جامع از خاکها بخصوص در مواردي که تنوع لايه بندي زياد می باشد، بدست نمي‌آيد. اين امر سبب مي‌گردد طراحان بدون داشتن اطلاعات کافي، اقدام به ساده سازي پارامترهاي طراحي مي‌نمايند که معمولا به صورت دست بالا می باشد و از جهت ديگر سبب افزايش هزينه‌هاي اجرا مي‌گردد. بنابراين لازم می باشد معيارهايي مشخص گردند تا بتوان از طريق آنها به دانشي جامع و با خطاي قابل قبول پارامترهاي تحکيم را تخمين زد. اين کار علاوه بر اينکه سبب کاهش حجم آزمايشات و صرفه جويي در زمان و هزينه مي‌گردد از طرف ديگر مي‌تواند اطلاعات پيوسته‌اي از ساختگاه مورد نظر را فراهم سازد و دانش طراحان را به ميزان قابل توجهي بهبود بخشد. با در نظر داشتن اين موارد محققين مختلفي سعي کردند تا با بهره گیری از داده‌هاي آزمايشگاهي فرمول‌هاي تجربي جهت تعيين پارامترهاي تحکيم خاک ارائه دهند. بدين طريق مي‌توان بدون انجام آزمايش تحکيم اقدام به تخمين نتايج حاصل از آن نمود. در اين پژوهش پس از بررسي روابط ارائه شده توسط ساير محققين جهت تخمين نشست تحکيمي، با بهره گیری از اطلاعات تفصيلي بدست آمده از چهارده پروژه بزرگ ايران و با بهره گیری از شبکه‌هاي عصبي- فازي (ANFIS) مدلي با دقت بالا جهت تعيين نشست تحکيمي خاک ارائه مي‌گردد.

 

1-2- پديده تحکيم

فشردگي يا تراکم خاک در اثر تاثير سربار (وزن سازه) باعث نشست سازه واقع بر روي آن مي‌گردد که به اين پديده نشست خاک مي‌گويند. که در حالت کلي نشست خاک به دو گروه زير تقسيم مي‌شوند:

الف) نشست آني (Immediate Settlement) که ناشي از تغيير شکل الاستيک خاک خشک و يا خاکهاي مرطوب و اشباع بدون تغييري در ميزان آب مي‌باشد و در تمام خاکها مورد توجه می باشد.

ب) نشست تحکيمي (Consolidation Settlement) که ناشي از تغيير حجم خاک اشباع به علت رانده شدن آبهاي موجود در حفرات می باشد و در خاکهاي ريز دانه مانند رس مورد توجه قرار مي‌گيرد.

وقتي خاک اشباع تحت بارگذاري قرار مي‌گيرد، در آغاز تمام بار گذاري توسط آب حفره‌اي تحمل مي‌گردد و به آن افزايش فشار آب حفره‌اي مي‌گويند. در صورتي که زهکشي انجام گردد، به مزور زمان حجم خاک کاهش مي‌يابد که به آن تحکيم گفته مي‌گردد و باعث نشست مي‌گردد. از طرفي ممکن می باشد خاک در اثر جذب آب حفره‌اي يا فشار آب حفره‌اي منفي افزايش حجم دهد که به آن تورم مي‌گويند.

نرخ تغيير حجم تحت بار گذاري به نفوذ پذيري نمونه بستگي دارد، از اين رو آزمايش تحکيم معمولا در خاک‌هاي با نفوذ پذيري کم (مانند رس) انجام مي‌گيرد. هدف از انجام آزمايش تحکيم، تعيين پارامترهاي موثر در پيش بيني شدت نشست و ميزان آن در سازه‌هاي متکي بر خاک‌هاي رسي می باشد. آزمايش تحکيم در واقع آزمايش جهت بر آورد پارامترهاي تحکيم يک بعدي ترزاقي می باشد که از حل همزمان دو معادله تعادل و پيوستگي به صورت تک بعدي حاصل شده می باشد.

نمونه گيري از خاک با حفظ شرايط واقعي کار بسيار مشکلي می باشد. تفاوت قابل توجه در ميزان رطوبت، حد رواني و شاخص پلاستيسيته و فشار همه جانبه نمونه‌هاي تهيه شده از اعماق مختلف و حتي از يک عمق خاص، بيانگر تفاوت و رفتار در نمونه‌هاي تهيه شده از يک نوع خاک مي‌گردد و اين مسئله علاوه بر افزايش هزينه انجام آزمايشات سبب پيچيدگي و وارد کردن قضاوت مهندسي در پروژه‌هاي مهندسي ژئوتکنيک مي‌گردد. داده‌هاي آزمايشگاهي زيادي موجود هستند که در پروژه‌هاي معيني به کار رفته و عملا بعد از مدتي فراموش شده اند. اين اطلاعات قديمي مي‌توانند بعنوان يک بانک اطلاعاتي مفيد در ارزيابي پارامترهاي ژئوتکنيکي بکار گرفته شوند[1].

 

1-3- منطق فازي

در دهه 1960، پروفسور لطفي زاده در دانشگاه برکلي کاليفرنيا، مقاله‌اي را با اين مضمون که ابهامات يک وضعيت نامعلوم ولي متفاوت از پديده‌هاي تصادفي هستند، ارائه داد. براي مثال نمي‌توان مردم را به دو گروه خوب و بد تقسيم نمود. يا دسته بندي پارامترهايي زیرا دما، فشار، اندازه و… در دو گروه صفر و يک ممکن نيست. براي توصيف چنين پارامتنرهايي درجه‌اي به آنها تعلق مي‌گيرد که اين درجه ها بر اساس چندين فاکتور مانند موقعيت، آزمايش و .. می باشد. اين ايده اساس مجموعه‌هاي فازي نسبت به منطق کلاسيک می باشد. در مجموعه کلاسيک يک شئ به مجموعه تعلق دارد يا ندارد ولي در مجموعه فازي درجه‌هايي از تعلق به يک مجموعه معرفي مي‌شوند. يک مجموعه فازي تابع تعلقي دارد که در درجه‌هاي مختلفي از تعلق براي عناصر مشخص در آن تعريف مي‌گردد. تابع تعلق به صورت مقادير گسسته يا به وسيله منحني‌هايي تعريف مي‌گردد. روشهاي متعددي براي توصيف يک مجموعه فازي موجود دارد [2].

پروسه فازي سازي (fuzzification) مجموعه‌اي کلاسيک را به يک مجموعه تقريب زننده که فازي می باشد تبديل مي‌کند [3]. از آنجاييکه هر عضو و درجه تعلق آن مستقل از عضو ديگر و درجه تعلق مربوط به آن می باشد، پروسه خطي می باشد و اصل جمع آثار در آن صدق مي‌کند، يعني هر عضو به تنهايي فازي مي‌گردد [4].

منطق فازي بر اساس مفهوم مجموعه‌هاي فازي می باشد و هر مقدار درستي در بازه [1 ، 0] را مي‌پذيرد. از مفاهيم مجموعه‌هاي فازي در جبر فازي بهره گیری مي‌گردد.

به مقصود طراحي يک سيستم کنترل منطق فازي بايد قادر به توصيف عمليات زباني باشد. به بيان ديگر مراحل زير بايد انجام گردد[4]:

  • مشخص کردن ورودي ها و خروجي ها با بهره گیری از متغيرهاي زباني
  • نسبت دادن توابع تعلق به متغيرها
  • ايجاد قواعد پايه (اساسي)
  • غير فازي سازي (Defuzzification)

متغيرهاي زباني، توابع تعلق و قواعد پايه از تجربيات يک اپراتور ماهر بدست مي‌آيند. قواعد پايه زياد، معمولا منجر به عملکرد بهتري مي‌شوند. سيستم‌هاي فازي “سيستم‌هاي مبتني بر دانش يا قواعد” هستند. قلب يک سيستم فازي يک پايگاه دانش بوده که از قواعد اگر – آنگاه فازي تشکيل شده می باشد. مقصود از سيستم فازي در مهندسي سيستم فازي با فازي ساز (Fuzzifier) و غير فازي ساز (Defuzzifier) می باشد، شکل (1) [5].

 

شکل 1 – نمايش يک سيستم فازي

در يک سيستم غير فازي، تنها يک قاعده در يک زمان خاص هست ولي در سيستم فازي ممکن می باشد در همان زمان خاص بيش از يک قاعده ولي با قوتهاي متفاوت وجود داشته باشد. اين قواعد با قوتهاي متفاوت منجر به عمليات کلاسيک در خلال پروسه غير فازي سازي مي‌شوند [2]. پروسه‌هاي غير فازي سازي در سيستم‌هاي کنترل فازي استاندارد نيستند. از چندين روش براي اين کار مي‌توان بهره گیری نمود. مانند:

  • عمليات max-min(and-ro)
  • روش مرکز ثقل (center of gravity) يا COG

و روشهاي متنوع ديگر.

اساسا اگر چه سيستم‌هاي فازي پديده‌هاي غير قطعي و نامشخص را توصيف مي‌کنند، با اين حال خود تئوري فازي يک تئوري دقيق مي‌باشد. دو توجيه براي تئوري سيستم‌هاي فازي هست:

  • پيچيدگي بيش از حد دنياي واقعي که منجر به توصيفي تقريبي يا فازي براي مدل کردن يک سيستم مي‌گردد.
  • نياز به فرضيه‌اي براي فرموله کردن دانش بشري به شکلي سيستماتيک و قرار دادن آن در سيستم‌هاي مهندسي توجيه دوم وجود تئوري سيستم‌هاي فازي را به عنوان يک شاخه مستقل در علوم مهندسي توجيه مي‌کند[5].

اين پايان نامه شامل فصول زير مي‌باشد:

فصل اول مقدمه

فصل دوم مروري بر تحقيقات گذشته

فصل سوم تحکيم

فصل چهارم منطق فازي و کاربرد آن در مهندسي عمران

فصل پنجم برآورد ضريب فشردگي تحکيم به وسيله پارامترهاي فيزيکي خاک

فصل ششم آشنايي با شبکه مفاهيم شبکه عصبي

فصل هفتم مدل سازي ضريب فشردگي با بهره گیری از شبکه‌هاي عصبي-فازي (ANFIS)

فصل هشتم نتيجه گيري و جمع بندي و پيشنهادات

 

 

 

 

 

 

 

فصل دوم:
مروري بر تحقيقات گذشته

 

 

 

 

 

 

2-1- مقدمه

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

نشست تحکيمي يکي از ملاحظات مهم طراحي در پروژه‌هاي عمراني همچون سازه ها، راهها و راه آهن مي‌باشد. اين پارامتر بوسيله آزمايش تحکيم تعيين مي‌گردد. آزمايش تحکيم يک آزمايش نسبتا وقت گير و پر هزينه می باشد که بايد با دقت کافي انجام مي‌گردد.

در بسياري از پروژه ها به خصوص در پروژ ه‌هاي خطي مانند راه آهن خودداراي از انجام آزمايش تحکيم به تعداد و دقت کافي سبب وارد آمدن خسارات قابل در نظر داشتن حجم راه مي‌گردد. با در نظر داشتن زمان و هزينه نسبتا زياد آزمايش تحکيم، تخمين نشت تحکيمي با بهره گیری از پارامترهاي موثري که بتوان زياد آزمايش تحکيم، تخمين نشست تحکيمي با بهره گیری از پارامترهاي موثري که بتوان آنها را با انجام آزمايشات ساده کم هزينه و با دقت قبول نمود همواره مورد توجه بسياري از محققين ژئوتکنيک و راه سازي بوده می باشد.

 

2-2- شناسايي پارامترهاي موثر در نشست تحکيمي خاک

با انجام آزمايش تحکيم، ضريب فشردگي يا شاخص تراکم (Compression index) از شيب نمودار تخلخل (e) بر حسب لگاريتم تنش موثر ( ) براي خاکهاي تحکيم عادي يافته تعيين مي‌گردد. شکل 1 نحوه تعيين ضريب فشردگي ( ) را نشان مي‌دهد.

همانطور که در اين شکل نظاره مي‌گردد، به گونه مستقيم از ارتباط زير قابل تعيين می باشد:

(2-1)

 

شکل 2-1 تعيين ضريت فشردگي

به گونه غير مستقيم و از روي پارامترهاي موثر، اولين بار ترزاقي و پک در سال 1997، ارتباط تجربي زير را به مقصود تخمين ضريب فشردگي براي رسهاي تحکيم عادي يافته در حالت دست نخورده پيشنهاد نمود[6]

(2-2)

که در آن LL، حد رواني (Liquid Limit) خاک رس می باشد. همچنين ترزاقي و پک در ارتباط‌اي مشابه، فرمول زير را براي رس‌هاي دست نخورده (Remolded clays) ارائه دادند:

(2-3)

در هر دو ارتباط (2) و (3)، LL به عنوان تنها پارامتر موثر در تعيين نشست تحکيمي معرفي شده می باشد.

همچنين آزور و همکارانش با بهره گیری از رگرسيون تک متغيره خطي، براي نواحی گوناگون روابط زير را ارائه نمودند [7]:

(2-4)                        : براي رس برزيلي

(2-5)                              : براي رس شيکاگو

(2-6)                            : براي خاکهاي آلي و نباتي

در اين ارتباط LL (حد رواني)، ( در صد تخلخل اوليه) و (رطوبت طبيعي خاک) به عنوان پارامترهاي موثر در نظر گرفته شده هر يک از اين پارامترها به گونه جداگانه براي تخمين نشست بهره گیری شده اند.

نانسي و همکارانش با انجام مطالعه در خاکهاي آتلانتيک شمالي، ارتباط (2-7) را پيشنهاد دادند[8]

(2-7)

در اين ارتباط PI (نشانه خميري) خاک، پارامتر تاثير گذار بيان شده می باشد. از آنجايي که :

(2-8)

با در نظر داشتن اينکه اثر LL در مطالعات قبلي در نظر گرفته شده بودن پس PL بعنوان پارامتر موثر ديگر توسط اين محققين در نظر گرفته شده می باشد.

به گونه مشابه چندين ارتباط ديگر و نيز محققين مختلف براي تخمين بر اساس پارامترهاي معرفي شده پيشنهاد شده می باشد. اين روابط در جدول 2-1 درج شده می باشد [9]، [10].

جدول 2-1 : فرمولهاي تجربي براي تعيين

Region of applicability Equation
Remolded clays  
All clays  
Inorganic,cohesive soil,silt  
Organic soils-meadow mats,peats  
Soils of very low plasticity  

 

همانطور که در جدول شماره 2-1 نظاره مي‌گردد در تمامي روابط معرفي شده اثر پارامترها به گونه مجزا ديده شده و ترکيب آنها در تعيين ارتباط‌اي واحد مقصود نشده می باشد.

 

 

2-3- مروري بر تاريخچه تحقيقاتي نظريه مجموعه‌هاي فازي و زمينه‌هاي آن در مهندسي عمران

2-3-1- اولين زمينه‌هاي فکري

در حالي که کانت (Kant) فيلسوف شهير آلماني در سال 1880 بر اين امر اصرار مي‌ورزيد که منطق اساسا به واسطه کارهاي ارسطو يک علم کامل و تمام شده می باشد. دو قرن پس از وي، بول، پيرس، فرگه و راسل تحولاتي اساسي در منطق ايجاد کردند و تکنيکهاي قوي تري را ارائه نمودند [11]. پس از آن، در نيمه دوم قرن بيستم، جهان علم شاهد تولد نظريه‌اي منطقي با شالودهاي کاملا متفاوت از منطق ارسطويي بود. منطق فازي با يک تفاوت زير بنايي متولد گردید. البته با بررسي دقيق تاريخ علم مي‌توان ريشه‌هاي اين نوع توجه را در سالها قبل از ارائه رسمي نظريه فازي در سال 1965، يافت. ترديد در محدود بودن ارزشهاي صدق يک گزاره به دو ارزش صدق و کذب از اوايل قرن نوزدهم در آثار لوکاسيويچ (Lukasiemicz) و به دنبال او منتقدانان و رياضيداناني مثل پست (Post)، بوخوار (Bochovar) و کلين (Kleene) بازتابهاي خود را نشان داد. نقطه آغازين اين رويکرد، تعميم دو ارزش صدق به سه ارزش بود و پس از آن سيستمهاي n- ارزشي و بينهايت ارزشي معرفي گرديدند و بر مبناي آنها جبرهاي متعددي پايه ريزي گردید. در سال 1937 ماکس بلک (Max Black) فيلسوف کوانتوم مقاله‌اي منتشر نمود که آن را ابهام ناميد. مقاله‌اي راجع به آناليز منطقي که در مجله فلسفه علم منتشر گردید. بلکه در اين مقاله منطق چند ارزشي را به مجموعه ها گسترش داد و خاطر نشان ساخت که اين مجموعه‌هاي فازي هستند که تصورات و انديشه‌هاي ما را با يکديگر سازگار کرده اند. البته واژه مورد بهره گیری او واژه مبهم بوده می باشد و نه فازي. نهايتا اينکه نظريه بلک مورد استقبال قرار نگرفت و در مجله‌اي اختصاصي که گروه اندکي آنرا مطالعه مي‌کردند در سکوت به دست فراموشي سپرده گردید و بلکه نيز ديگر به آن نپرداخت. آن سالها، سالهاي اوج تفکرات پوزيويست‌هاي منطقي بود (کاسکو، 1377).

 

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

تعداد صفحه :126