[发明专利]一种岩石单轴抗压强度的预测方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及一种岩石单轴抗压强度的预测方法。

背景技术

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。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种算法简单、适用范围广的岩石单轴抗压强度的预测方法。

本发明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：

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。

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：

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。

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：

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，计算树的深度为m时提升树预测模型的残差r_mi：

r_mi＝UCS_i-f_m-1(R_i)

f_m-1(R_i)为树的深度为树的深度为m-1时的提升树；