Πρόγνωση έντασης ψαθυρής θραύσης σε  βαθιές εκσκαφές με χρήση τεχνικών μηχανικής μάθησης

Παπαδόπουλος, Δημήτριος

dc.contributor.author	Παπαδόπουλος, Δημήτριος
dc.date.accessioned	2025-09-22T09:17:10Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62484
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30180
dc.rights	Default License
dc.subject	σήραγγες	el
dc.subject	μηχανική μάθηση	el
dc.subject	SMOTE	en
dc.subject	rockburst	en
dc.subject	strainburst	en
dc.title	Πρόγνωση έντασης ψαθυρής θραύσης σε βαθιές εκσκαφές με χρήση τεχνικών μηχανικής μάθησης	el
dc.contributor.department	Μεταλλευτικής	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Μεταλλευτική	el
heal.dateAvailable	2026-09-21T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-03-05
heal.abstract	Η ακαριαία διάρρηξη πετρωμάτων αποτελεί ένα από τα πιο κρίσιμα ζητήματα που αφορούν την ανάπτυξη υπογείων έργων σε μεγάλα βάθη. Για την πρόγνωση της έντασης του φαινομένου έχουν αναπτυχθεί εμπειρικά κριτήρια, τα οποία αδυνατούν να αποτυπώσουν με ακρίβεια την ένταση της θραύσης. Ταυτόχρονα, η αξιολόγηση του κινδύνου της έντασης της ψαθυρής θραύσης καθώς και των φαινομένων ακαριαίας διάρρηξης με τη χρήση τεχνικών εξόρυξης δεδομένων και μηχανικής μάθησης λαμβάνει επί του παρόντος ολοένα και περισσότερο έδαφος, γεγονός που οφείλεται στην υπεροχή τους έναντι των ευρέως χρησιμοποιούμενων εμπειρικών προσεγγίσεων. Ωστόσο, η δυσχέρεια εύρεσης επαρκών δεδομένων συντελεί στη συλλογή μικρών βάσεων δεδομένων με επιπλέον χαρακτηριστικό το πρόβλημα της ανισορροπίας κλάσης. Αναπόφευκτα, τα προγνωστικά μοντέλα μηχανικής μάθησης αντιμετωπίζουν θέματα αξιοπιστίας, αφού οι επιδόσεις τους είναι εξαρτώμενες από την ποιότητα και ποσότητα των δεδομένων στα οποία εκπαιδεύονται. Η παρούσα διατριβή προτείνει μεθοδολογίες για την επίλυση του ζητήματος της ανισορροπίας κλάσης καθώς και της επάρκειας δεδομένων. Πιο συγκεκριμένα προτείνεται η εισαγωγή της τεχνικής υπερδειγματοληψίας SMOTE και η δημιουργία συνθετικών περιστατικών υπό διάφορες παραλλαγές, με σκοπό την ισόποση πλήρωση όλων των κατηγοριών έντασης της ψαθυρής θραύσης σε βάση δεδομένων 248 περιστατικών. Στη συνέχεια, ο αλγόριθμος του τυχαίου δάσους εκπαιδεύεται στις συνθετικές βάσεις δεδομένων και αξιολογείται σε ανεξάρτητο σύνολο δεδομένων, με σκοπό τη διερεύνηση της επίδρασης της τεχνικής. Ακολούθως, με γνώμονα τις αρχές και τα πειραματικά αποτελέσματα της τεχνικής SMOTE, αναπτύσσεται νέα και βελτιωμένη μεθοδολογία υπερδειγματοληψίας, η οποία βασίζεται στην τεχνική των ανάδρομων αναλύσεων για τη δημιουργία συνθετικών περιστατικών μέσω αριθμητικών προσομοιώσεων. Για την εφαρμογή της τεχνικής αξιοποιούνται τεχνικές συσταδοποίησης για την εύρεση αντιπροσωπευτικών μηχανικών ιδιοτήτων – κεντροειδών, πάνω στα οποία βασίζεται η σύνθεση των νέων περιστατικών ψαθυρής θραύσης. Κατά συνέπεια, προκύπτει ένα συνθετικό σύνολο δεδομένων εξισορροπημένο τόσο ως προς τις μηχανικές ιδιότητες όσο και στη συμμετοχή των κλάσεων, το οποίο χρησιμοποιείται ως σύνολο εκπαίδευσης του αλγορίθμου τυχαίου δάσους για την πρόβλεψη της έντασης της ψαθυρής θραύσης. Τα αποτελέσματα των δύο προτεινόμενων μεθοδολογιών οδηγούν τα προγνωστικά μοντέλα σε υψηλές επιδόσεις και καταδεικνύουν την αναγκαιότητα εισαγωγής τους σε περιπτώσεις μικρών βάσεων δεδομένων με ανισορροπία κλάσης, ενώ παράλληλα δύνανται να αποτελέσουν πολύτιμο βοήθημα για την πρόβλεψη της ακαριαίας διάρρηξης.	el
heal.advisorName	Μπενάρδος, Ανδρέας
heal.committeeMemberName	Μπενάρδος, Ανδρέας
heal.committeeMemberName	Καλιαμπάκος, Δημήτριος
heal.committeeMemberName	Νομικός, Παύλος
heal.committeeMemberName	Μιχαλακόπουλος, Θεόδωρος
heal.committeeMemberName	Ζευγώλης, Ιωάννης
heal.committeeMemberName	Μαρίνος, Βασίλειος
heal.committeeMemberName	Τσαγγαράτος, Παρασκευάς
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	277
heal.fullTextAvailability	false