本发明专利技术公开了一种岩石单轴抗压强度的预测方法，包括以下步骤：收集岩石L型施密特锤回弹值及岩石相应的单轴抗压强度；基于L型施密特锤回弹值与相应岩石单轴抗压强度的数据，建立随机森林预测模型并计算预测精度；基于已建立的随机森林预测模型，将测试的L型施密特锤回弹值代入预测模型，计算岩石的岩石单轴抗压强度。本发明专利技术收集L型施密特锤回弹值及单轴抗压强度的相关数据，建立基于岩石L型施密特锤回弹值预测岩石单轴抗压强度的随机森林预测模型，通过测试岩石试样的L型施密特锤回弹值，基于已建立的岩石单轴抗压强度随机森林预测模型，实现岩石单轴抗压强度的预测，无需制备完整的岩石试样，适用于岩石单轴抗压强度计算及预测领域。及预测领域。及预测领域。
【技术实现步骤摘要】
一种岩石单轴抗压强度的预测方法
[0001]本专利技术涉及一种岩石单轴抗压强度的预测方法。
技术介绍
[0002]岩石的单轴抗压强度是岩石的一种重要参数，传统获取岩石的单轴抗压强度，一般需要制备完整圆柱形岩石试样，并采用单轴试验机对圆柱形试样开展压裂实验，从而获取岩石的单轴抗压强度，采用该方法获取岩石的单轴抗压强度需要完整岩石试样，且需要花费较大岩石试样制备成本及测试成本，从经济的角度来看是不合理的。同时对于裂隙发育程度较高且岩石脆性较大的岩石而言，在岩石试样的钻取及制备过程中容易破裂，从而加大了岩石单轴抗压强度的测试难度。
技术实现思路
[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种算法简单、适用范围广的岩石单轴抗压强度的预测方法。
[0004]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种岩石单轴抗压强度的预测方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一：收集岩石L型施密特锤回弹值及岩石相应的单轴抗压强度，收集相应的数据为后续的模型建立提供数据基础；
[0006]步骤二：基于已收集的L型施密特锤回弹值与相应岩石单轴抗压强度的数据，建立随机森林预测模型，计算根据L型施密特锤回弹值预测岩石单轴抗压强度的预测精度；
[0007]步骤三：通过采用L型施密特锤回弹仪测试岩石回弹值，基于已建立的随机森林预测模型，将测试的L型施密特锤回弹值代入预测模型，计算岩石的岩石单轴抗压强度。
[0008]上述岩石单轴抗压强度的预测方法，所述步骤二具体步骤为：
[0009]步骤1：确定随机森林预测模型的超参数：数据需要分隔的点个数、树的深度、树的个数、用于训练的数据、用于验证的数据；
[0010]步骤2：在训练数据中随机选取N组数据建立一棵提升树；
[0011]步骤3：重复步骤2P次，形成P棵提升树，P棵提升树构成随机森林模型；
[0012]步骤4：基于P棵提升树预测结果的平均值作为最终的结果；
[0013]步骤5：结束。
[0014]上述岩石单轴抗压强度的预测方法，所述步骤2中提升树的建立过程为：
[0015]步骤2
‑
1：先基于获得L型施密特锤回弹值与岩石单轴抗压强度数据集合T＝{(R1,UCS1),(R2,UCS2),......,(R
N
,UCS
N
)}，其中R
i
表示第i个岩石L型施密特锤回弹值，UCS
i
表示第i个岩石的单轴抗压强度，N表示用于建立提升树所有数据的个数，最初始的提升树模型表示为f0(R)＝0；
[0016]步骤2
‑
2：设定树的深度为m＝1，计算树的深度为m时提升树预测模型的残差r
mi
：
[0017]r
mi
＝UCS
i
‑
f
m
‑1(R
i
)
[0018]f
m
‑1(R
i
)为树的深度为树的深度为m
‑
1时的提升树；
[0019]确定最佳的分隔点s，根据分隔点s得到决策树T(x；Θ
m
)；
[0020]树的深度为m时的提升树表示为：
[0021]f
m
(R)＝f
m
‑1(R)+T(x；Θ
m
)
[0022]Θ
m
表示决策树的参数；T(x；Θ
m
)为决策树；f
m
(R)是下式中取得最优值得表达式：
[0023][0024]式中L(UCS,f(R)＝[r
‑
T(x；Θ
m
)]2表示损失函数；实现求得一个提升树使得预测值与真实值之间的损失值要最小；
[0025]步骤2
‑
3：令树的深度m＝m+1，将步骤2
‑
2重复M次，获得树的深度为M的提升树模型；
[0026]步骤2
‑
4：停止。
[0027]上述岩石单轴抗压强度的预测方法，所述步骤二中，采用相关系数R2计算得到模型的预测精度：
[0028][0029]式中UCS
mean
为岩石单轴抗压强度实测值的平均值，f(R
i
)为随机森林预测模型单轴抗压强度预测值。
[0030]本专利技术的有益效果在于：本专利技术收集L型施密特锤回弹值及单轴抗压强度的相关数据，建立基于岩石L型施密特锤回弹值预测岩石单轴抗压强度的随机森林预测模型，通过测试岩石试样的L型施密特锤回弹值，基于已建立的岩石单轴抗压强度随机森林预测模型，实现岩石单轴抗压强度的预测，无需制备完整的岩石试样，操作简便，适用于岩石单轴抗压强度计算及预测领域。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的流程图。
[0032]图2为本专利技术预测模型与实验数据的对比图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0034]如图1所示，种岩石单轴抗压强度的预测方法，包括以下步骤：
[0035]步骤一：收集岩石L型施密特锤回弹值及岩石相应的单轴抗压强度，收集相应的数据为后续的模型建立提供数据基础。
[0036]步骤二：基于已收集的L型施密特锤回弹值与相应岩石单轴抗压强度的数据，建立随机森林预测模型，计算根据L型施密特锤回弹值预测岩石单轴抗压强度的预测精度。
[0037]步骤二具体步骤为：
[0038]步骤1：确定随机森林预测模型的超参数：数据需要分隔的点个数、树的深度、树的个数、用于训练的数据、用于验证的数据。
[0039]步骤2：在训练数据中随机选取N组数据建立一棵提升树。
[0040]所述步骤2中提升树的建立过程为：
[0041]步骤2
‑
1：先基于获得L型施密特锤回弹值与岩石单轴抗压强度数据集合T＝{(R1,UCS1),(R2,UCS2),......,(R
N
,UCS
N
)}，其中R
i
表示第i个岩石L型施密特锤回弹值，UCS
i
表示第i个岩石的单轴抗压强度，N表示用于建立提升树所有数据的个数，最初始的提升树模型表示为f0(R)＝0。
[0042]步骤2
‑
2：设定树的深度为m＝1，计算树的深度为m时提升树预测模型的残差r
mi
：
[0043]r
mi
＝UCS
i
‑
f
m
‑1(R
i
)
[0044]f
m
‑1(R
i
)为树的深度为树的深度为m
‑
1时的提升树；
[0045]确定最佳的分隔点s，根据分隔点s得到决策树T(x；Θ
m
本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种岩石单轴抗压强度的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：收集岩石L型施密特锤回弹值及岩石相应的单轴抗压强度，收集相应的数据为后续的模型建立提供数据基础；步骤二：基于已收集的L型施密特锤回弹值与相应岩石单轴抗压强度的数据，建立随机森林预测模型，计算根据L型施密特锤回弹值预测岩石单轴抗压强度的预测精度；步骤三：通过采用L型施密特锤回弹仪测试岩石回弹值，基于已建立的随机森林预测模型，将测试的L型施密特锤回弹值代入预测模型，计算岩石的岩石单轴抗压强度。2.根据权利要求1所述的岩石单轴抗压强度的预测方法，其特征在于，所述步骤二具体步骤为：步骤1：确定随机森林预测模型的超参数：数据需要分隔的点个数、树的深度、树的个数、用于训练的数据、用于验证的数据；步骤2：在训练数据中随机选取N组数据建立一棵提升树；步骤3：重复步骤2P次，形成P棵提升树，P棵提升树构成随机森林模型；步骤4：基于P棵提升树预测结果的平均值作为最终的结果；步骤5：结束。3.根据权利要求2所述的岩石单轴抗压强度的预测方法，其特征在于，所述步骤2中提升树的建立过程为：步骤2
‑
1：先基于获得L型施密特锤回弹值与岩石单轴抗压强度数据集合T＝{(R1,UCS1),(R2,UCS2),......,(R
N
,UCS
N
)}，其中R
i
表示第i个岩石L型施密特锤回弹值，UCS
i
表示第i个岩石的单轴抗压强度，N表示用于建立提升树所有数据的个数，最初始的提升树模型表示为f0(R)＝0；步骤2
‑
2：设定树的深度为m＝1，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，万文，赵延林，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。