Automatic determination of the Atterberg limits with machine learning



Título del documento: Automatic determination of the Atterberg limits with machine learning
Revue: Dyna (Medellín)
Base de datos:
Número de sistema: 000537454
ISSN: 0012-7353
Autores: 1
1
2
1
Instituciones: 1Universidad Internacional de La Rioja, Research Institute for Innovation & Technology in Education, La Rioja. España
2Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Minas, Medellín. Colombia
Año:
Periodo: Oct-Dic
Volumen: 89
Número: 224
Paginación: 34-42
País: Colombia
Idioma: Inglés
Resumen en español En este estudio, determinamos el límite líquido (W1), el índice de plasticidad (PI) y el límite plástico (Wp) de suelos naturales finos con ayuda de machine-learning y métodos estadísticos. Ello permite localizarlos en la Carta de Plasticidad de Casagrande con una sola medida en extractores de presión-membrana. Los modelos de machine-learning mostraron ajustes en la determinación de W l apropiados para propósitos de diseño, comparados con métodos estandarizados. Ajustes similares se alcanzaron en la determinación de PI, mientras que las determinaciones de W p permiten ajustes apropiados para trabajos de control. Debido a que las técnicas más apropiadas se basaron en Regresión Lineal Múltiple y Máquinas de Soporte de Vectores, aportaron modelos de plasticidad explicables. En este sentido, Wl = (9.94 ± 4.2) + (2.25 ± 0.3) ∙pF4.2, PI = (-20.47 ± 5.6) + (1.48 ± 0.3) ∙pF4.2 + (0.21 ± 0.1) ∙F, y Wp = (23.32 ± 3.5) + (0.60 ± 0.2) ∙pF4.2 - (0.13 ± 0.04) ∙F. Por consiguiente, proponemos un método alternativo, automático, estático y multimuestra para enfrentar problemas frecuentes en la determinación de los Límites de Atterberg con ensayos normalizados.
Resumen en inglés In this study, we determine the liquid limit (W1), plasticity index (PI), and plastic limit (Wp) of several natural fine-grained soil samples with the help of machine-learning and statistical methods. This enables us to locate each soil type analysed in the Casagrande plasticity chart with a single measure in pressure-membrane extractors. These machine-learning models showed adjustments in the determination of the liquid limit for design purposes when compared with standardised methods. Similar adjustments were achieved in the determination of the plasticity index, whereas the plastic limit determinations were applicable for control works. Because the best techniques were based in Multiple Linear Regression and Support Vector Machines Regression, they provide explainable plasticity models. In this sense, Wl = (9.94 ± 4.2) + (2.25 ± 0.3) ∙pF4.2, PI = (-20.47 ± 5.6) + (1.48 ± 0.3) ∙pF4.2 + (0.21 ± 0.1) ∙F, and Wp = (23.32 ± 3.5) + (0.60 ± 0.2) ∙pF4.2 - (0.13 ± 0.04) ∙F. So that, we propose an alternative, automatic, multi-sample, and static method to address current issues on Atterberg limits determination with standardised tests.
Palabras clave: Machine learning,
Límites de Atterberg,
Extractor de presión membrana,
Determinación,
Suelo
Keyword: Machine learning,
Atterberg limits,
Pressure-membrane extractor,
Determination,
Soils
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