شماره ركورد
34261
پديد آورنده
سينا ابراهيمي ماكو
عنوان
شبيه سازي پديده توالي لرزهاي با استفاده از روشهاي نوين يادگيري ماشين
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران-گرايش زلزله
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/23
استاد راهنما
دكتر غلامرضا قدرتي اميري-دكتر الهام رجبي
استاد مشاور
دكتر مرتضي رييسي دهكردي
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
پديدهي توالي لرزهاي شامل وقوع پي¬درپي لرزه¬ها اعم از پيش¬لرزه-لرزه اصلي و لرزه اصلي-پس لرزه يكي از موضوعات چالش¬برانگيز در مهندسي زلزله است كه نقش تعيينكنندهاي در تحليل خطر لرزهاي، طراحي و عملكرد سازههاي مقاوم دارد. پيشبيني پاسخ لرزهاي سازه با لحاظ نمودن اثر وقوع لرزه¬هاي دوم با توجه به اهميت آن در طراحي لرزهاي و مديريت بحران، يكي از چالشهاي اساسي در ميان محققين محسوب ميشود. در اين پژوهش با هدف شبيهسازي توالي لرزهاي، چارچوبي مبتني بر يادگيري عميق ارائه گرديد كه بتواند بر اساس دادههاي لرزه نخست به پيشبيني طيف شتاب لرزه دوم و شاخص بيشينه شتاب مؤثر (EPA ) بپردازد. براي اين منظور، دو معماري هيبريدي شامل مدل Hybrid CNN–BiLSTM تركيبي از لايههاي كانولوشني براي استخراج ويژگيهاي محلي و شبكههاي بازگشتي دوطرفه (BiLSTM) بهمنظور يادگيري وابستگيهاي زماني و همچنين مدل Hybrid TCN كه در آن به جاي LSTM از شبكههاي كانولوشني زماني با دايليشن افزايشي براي پوشش وابستگيهاي كوتاهمدت و بلندمدت استفاده گرديد، طراحي و پيادهسازي شد. دادههاي مورد استفاده شامل 84 جفت زلزله¬هاي متوالي شامل لرزه نخست و لرزه دوم در قالب سه شاخه ورودي تاريخچه زماني خام شتاب، طيف شتاب (Sa) لرزه نخست و ويژگيهاي كمكي شامل گروهبندي زمان¬هاي تناوب و مشخصات اوج طيف به مدلها داده شدند. خروجي مدلها شامل طيف شتاب لرزه دوم و مقدار EPA بود. به منظور ارزيابي عملكرد از معيارهاي MAE ، RMSE و R² استفاده شد. نتايج نشان داد مدل CNN–BiLSTM با دقت بالاتر در پيشبيني طيف و مقدار EPA نسبت به مدل TCN عمل كرده و مقادير MAE و RMSE كمتري ارائه داده است. در مقابل، مدل TCN از نظر سرعت آموزش و سادگي ساختار برتري نسبي داشت. در مجموع، چارچوب پيشنهادي توانست عملكرد قابلقبولي در بازسازي طيفهاي لرزه دوم و پيشبيني EPA ارائه دهد و ميتواند بهعنوان ابزاري نوين در تحليل خطر لرزهاي و بهبود طراحي لرزهاي مورد استفاده قرار گيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/06
عنوان به انگليسي
Simulation of the Seismic Sequence Phenomenon using Up-to-date Machine Learning Methods
تاريخ بهره برداري
10/15/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سينا ابراهيمي ماكو
چكيده به لاتين
The phenomenon of seismic sequences, including foreshock–mainshock and mainshock–aftershock events, is one of the challenging topics in earthquake engineering that plays a crucial role in seismic hazard analysis, as well as in the design and performance of resilient structures. Predicting the seismic response of structures by considering the effects of secondary earthquakes is of fundamental importance in seismic design and disaster management, and remains a major challenge for researchers. In this study, a deep learning–based framework was proposed to simulate seismic sequences, aiming to predict the response spectrum of the secondary earthquake and the Effective Peak Acceleration (EPA) based on the mainshock data. To this end, two hybrid architectures were designed and implemented: the Hybrid CNN–BiLSTM model, combining convolutional layers for local feature extraction with bidirectional LSTMs for capturing temporal dependencies, and the Hybrid TCN model, in which temporal convolutional networks with increasing dilation were used instead of LSTMs to cover both short- and long-term dependencies. The dataset consisted of 84 pairs of sequential earthquakes (mainshock–secondary), provided in three input branches: raw acceleration time history, mainshock response spectrum (Sa), and auxiliary features including period-grouping and peak spectrum characteristics. The outputs of the models included the secondary earthquake spectrum and the EPA value. Model performance was evaluated using MAE, RMSE, and R² metrics. The results demonstrated that the CNN–BiLSTM model achieved higher accuracy in predicting both the spectrum and EPA, offering lower MAE and RMSE values compared to the TCN model. In contrast, the TCN model showed relative advantages in training speed and structural simplicity. Overall, the proposed framework provided satisfactory performance in reconstructing secondary earthquake spectra and predicting EPA, and it can serve as a novel tool for seismic hazard analysis and improved seismic design.
كليدواژه هاي فارسي
پديده توالي لرزهاي , مدل CNN–BiLSTM , طيف شتاب , بيشينه شتاب مؤثر , يادگيري عميق
كليدواژه هاي لاتين
Seismic sequence phenomenon , CNN–BiLSTM model , TCN , response spectrum , Effective Peak Accleration , Deep Learning
Author
Sina Ebrahimi makoo
SuperVisor
Dr Ghodrati Amiri,Dr Elham Rajabi