مدلسازی رفتار مقاومت برشی خاکهای تقویت شده با الیاف طبیعی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی

یکی از روش های فیزیکی اصلاح خاک، استفاده از المان های گسسته با توزیع تصادفی یا جهت دار، همچون الیاف است. تحقیقات زیادی بر روی خاک های مسلح شده با الیاف طبیعی و مصنوعی انجام شده است. اما در سال های اخیر، کاربرد مصالح کم هزینه ای همچون الیاف طبیعی، بیشتر مورد توجه جهانی قرار گرفته است. در این تحقیق، ابتدا رفتار برشی دو نوع خاک چسبنده و غیرچسبنده مسلح شده با الیاف انتخابی کاه جو و کنف، توسط آزمایش برش مستقیم تعیین شده است. در این آزمایشات از سه درصد وزنی با توزیع تصادفی و سه طول متفاوت در یک درصد وزنی معین از الیاف استفاده شده است. مشاهدات حاصل از آزمایشات بیان می کند که تحت شرایط مختلف، استفاده از الیاف طبیعی با درصدهای متفاوت ضمن کاهش دانسیته نمونه ها، در بعضی حالات باعث افزایش مقاومت برشی خاک می گردد. این تأثیر سبب بهبود مشخصات ژئوتکنیکی خاک های ضعیف برای استفاده به عنوان یک سازه خاکی خواهد شد. جهت تشخیص معنی دار بودن تأثیر افزودن الیاف و تغییرات رطوبت در اصلاح رفتار مقاومتی خاک، از تحلیل آماری anovaبر روی نتایج حاصل از آزمایشات استفاده شده است. همچنین به دلیل اهمیت تعیین نحوه و میزان ارتباط بین پارامترهای یک تسلیح کننده بر روی مقاومت کامپوزیت های خاکی، از شبکه عصبی مصنوعی (ann) با الگوریتم پس انتشار خطا در پیش بینی رفتار برشی خاک مسلح شده با الیاف طبیعی تحت تأثیر این پارامترها، استفاده شده است. پارامترهای لیفی مورد نظر شامل چگالی، ازدیاد طول تا حد پارگی، مدول الاستیک کششی و میزان جذب آب الیاف است. در این مدل سازی توابع فعال-سازی سیگموئید، تانژانت هیپربولیک و خطی برای شبکه عصبی mlp به کار گرفته شده است. همچنین نحوه تأثیرگذاری پارامترهای مختلف توسط تحلیل حساسیت بررسی شده است. نتایج شبکه عصبی نشان داده است که از میان الگوهای معرفی شده، شبکه دو لایه که شامل تابع سیگموئیدی به عنوان تابع محرک در هر دو لایه و 16 نرون در لایه مخفی بوده است، دارای رضایت بخش ترین پیش بینی است. همچنین مقایسه بین نتایج شبکه عصبی مصنوعی و نتایج آزمایشگاهی، نشان دهنده ارتباط قطعی پارامترهای لیفی و خواص مقاومتی خاک است.