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Clase: Dissertação
Título : Predição da resistência à compressão simples de solos estabilizados utilizando aprendizado de máquina automatizado
Autor(es): Oliveira, Rômulo Murucci
Orientador: Fonseca, Leonardo Goliatt da
Co-orientador: Bicalho, Katia Vanessa
Miembros Examinadores: Pereira Junior, Wanderlei Malaquias
Miembros Examinadores: Rodriguez, Tatiana Tavares
Resumo: Estabilização de solos com aditivos de vários tipos, mais comumente aditivos químico do tipo cal e cimento, têm sido usados para melhorar as propriedades dos solos em obras geotécnicas por séculos. Resultados do ensaio de resistência à compressão simples (RCS) são utilizados para controle e avaliação do aumento da resistência ao cisalhamento de solos estabilizados. Entretanto, a grande quantidade de ensaios necessários em amostras representativas de solo estabilizado torna as avaliações experimentais demoradas e dispendiosas. O objetivo deste trabalho é aplicar e comparar cinco sistemas de aprendizado de máquina automatizado (AutoML) — AutoGluon, AutoKeras, FLAML, H2O e TPOT — na predição da RCS de solos estabilizados. Diferente de abordagens anteriores que automatizavam apenas o ajuste de hiperparâmetros, esta pesquisa propõe um fluxo de automatização integral, incluindo pré-processamento, seleção de atributos e definição algorítmica. A metodologia consistiu na análise de dez conjuntos de dados experimentais com variadas condições geotécnicas, totalizando 1.745 amostras provenientes de diversos países e abrangendo estabilizantes como cimento, cal e resíduos agrícolas. O desempenho foi avaliado por meio de métricas de regressão e um Índice de Desempenho (ID) composto. Os resultados indicam que os sistemas de AutoML superaram consistentemente os modelos reportados na literatura original de cada base de dados. O sistema FLAML apresentou o desempenho global mais estável e eficiente, com o maior ID médio (0,78). A análise de importância dos atributos revelou que os modelos capturaram com sucesso mecanismos físicos e químicos fundamentais, priorizando o teor de estabilizantes e parâmetros de compactação. Conclui-se que o AutoML é uma ferramenta robusta para a engenharia geotécnica, permitindo a construção rápida de modelos preditivos e reduzindo a dependência de processos experimentais extensos, além de mitigar a necessidade de conhecimento especializado em ciência de dados, embora modelos manuais especificamente otimizados ainda possam atingir precisões marginais superiores.
Resumen : Soil stabilization using various types of additives, most commonly chemical additives such as lime and cement, has been used for centuries to improve soil properties in geotechnical engineering projects. Results from the unconfined compressive strength (UCS) test are used to monitor and evaluate the increase in shear strength of stabilized soils. However, the large number of tests required on representative samples of stabilized soil makes experimental evaluations time-consuming and costly. The objective of this study is to apply and compare five automated machine learning (AutoML) systems—AutoGluon, AutoKeras, FLAML, H2O, and TPOT—for predicting the UCS of stabilized soils. Unlike previous approaches that automated only hyperparameter tuning, this research proposes a fully automated workflow, including preprocessing, feature selection, and algorithm selection. The methodology consisted of analyzing ten experimental datasets under varied geotechnical conditions, totaling 1,745 samples from multiple countries and covering stabilizing agents such as cement, lime, and agricultural residues. Performance was evaluated using regression metrics and a composite Performance Index (ID). The results indicate that the AutoML systems consistently outperformed the models reported in the original literature for each dataset. The FLAML system demonstrated the most stable and efficient overall performance, achieving the highest average ID (0.78). Feature importance analysis revealed that the models successfully captured fundamental physical and chemical mechanisms, prioritizing stabilizer content and compaction parameters. It is concluded that AutoML is a robust tool for geotechnical engineering, enabling the rapid development of predictive models and reducing reliance on extensive experimental procedures, while also mitigating the need for specialized expertise in data science. Nevertheless, specifically optimized manual models may still achieve marginally higher levels of accuracy.
Palabras clave : AutoML
Resistência à compressão simples
Solos estabilizados
Predição
Aprendizado de máquina automatizado
Unconfined compressive strength
Stabilized soils
Prediction
Automated machine learning
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editorial : Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla de la Instituición: UFJF
Departamento: Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
Clase de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI : https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20626
Fecha de publicación : 9-mar-2026
Aparece en las colecciones: Mestrado em Modelagem Computacional (Dissertações)



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