Assessment of the impact of soil characteristics on crack formation and their prediction using machine learning

• Autorzy: Wyborski Piotr

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2025.09.21

Warianty tytułu

PL

Ocena wpływu cech gruntu na powstawanie pęknięć i ich prognozowanie z wykorzystaniem uczenia maszynowego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The aim of the article was to develop a model identifying soil characteristics and environmental factors that determine its susceptibility to cracking. Additionally, a predictive algorithm was developed to forecast the intensity of soil cracking. The random forest method was used, based on 261 cases. The most significant variables influencing crack intensity were found to be soil moisture, specific density, and soil sample size. The developed algorithm demonstrated high predictive accuracy.

PL

W artykule zaprezentowano model identyfikujący cechy gruntu oraz właściwości środowiskowe decydujące o jego podatności na pękanie. Dodatkowo opracowano algorytm predykcyjny służący do prognozowania intensywności pęknięć gruntu. Wykorzystano metodę lasu losowego na bazie 261 przypadków. Najistotniejszymi zmiennymi wpływającymi na intensywność pęknięć okazały się: wilgotność gruntu, gęstość właściwa i wymiary próbki. Opracowany algorytm charakteryzuje się bardzo dużą dokładnością.

Słowa kluczowe

EN

soil cracking; soil desiccation; random forest; machine learning; geotechnical testing; soil parameter; crack intensity; prediction

PL

pęknięcia gruntu; wysychanie gruntu; las losowy; uczenie maszynowe; badanie geotechniczne; parametr gruntu; intensywność pęknięć; prognozowanie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 9
• Strony: 160--167
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Wyborski Piotr

• Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

• https://orcid.org/0000-0003-1831-8300

Bibliografia

• [1] Tang C.S., Shi B., Cui Y.J., Liu C., Gu K. Desiccation cracking behavior of polypropylene fiber-reinforced clayey soil. Canadian Geotechnical Journal. 2012;49; https://doi.org/10.1139/t2012-067.
• [2] Tang C.S., Zhu C., Cheng Q., Zeng H., Xu J.J., Tian B.G., Shi B. Desiccation cracking of soils: A review of investigation approaches, underlying mechanisms, and influencing factors. Elsevier B.V. 2021; https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103586.
• [3] Trabelsi H., Jamei M., Zenzri H., Olivella S. Crack patterns in clayey soils: Experiments and modeling. Int J Numer Anal Methods Geomech. 2012;36; https://doi.org/10.1002/nag.1060.
• [4] Tang C.S., Shi B., Liu C., Zhao L., Wang B. Influencing factors of geometrical structure of surface shrinkage cracks in clayey soils. Eng Geol. 2008;101; https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2008.05.005.
• [5] Cui Y.J., Tang C.S., Tang A.M. Investigation of soil desiccation cracking using an environmental chamber. Rivista Italiana di Geotecnica, 2014;48.
• [6] Li J.H., Lu Z., Guo L.B., Zhang L.M. Experimental study on soil-water characteristic curve for silty clay with desiccation cracks. Eng Geol. 2017;218; https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2017.01.004.
• [7] Tang C.S., Zhu C., Leng T., Shi B., Cheng Q., Zeng H. Three-dimensional characterization of desiccation cracking behavior of compacted clayey soil using X-ray computed tomography. Eng Geol. 2019;255; https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2019.04.014.
• [8] Tang C.S., Cui Y.J., Tang A.M., Shi B., Liu C. Quantification and Characterization of Temperature Effect on Desiccation Crack Network in Soil. 2013; doi:10.1061/9780784412787.076.
• [9] Tollenaar R.N., van Paassen L.A., Jommi C. Observations on the desiccation and cracking of clay layers. Eng Geol. 2017;230, https://doi.org/10.1061/9780784412787.076.
• [10] Lomeling D., Kenyi M.C., Lodiong M.A., Kenyi M.S., Silvestro G.M., Yieb J.L.L. Characterizing Dessication Cracking of a Remolded Clay (Eutric Vertisol) Using the Fractal Dimension Approach. Open Journal of Soil Science. 2016;06; https://doi.org/10.4236/ojss.2016.64008.
• [11] Luo Z., Wang S., Ou Q., Hamka M.Q., Li X., Xu C., Ding X. Multi-effect investigation on desiccation crack evolution and mechanical behavior of swelling clay. Acta Geotech. 2023;18; https://doi.org/10.1007/s11440-023-01910-8.