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Developing advanced datadriven framework to predict the bearing capacity of piles on rock
Indexado
WoS WOS:001459452900006
Scopus SCOPUS_ID:105001658594
DOI 10.1038/S41598-025-96186-1
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Developing accurate predictive models for pile bearing capacity on rock is crucial for optimizing foundation design and ensuring structural stability. This research presents an advanced data-driven framework that integrates multiple machine learning algorithms to predict the bearing capacity of piles based on geotechnical and in-situ test parameters. A comprehensive dataset comprising key influencing factors such as pile dimensions, geological characteristics, and penetration resistance was utilized to train and validate various models, including Kstar, M5Rules, ElasticNet, XNV, and Decision Trees. The Taylor diagram and statistical evaluations demonstrated the superiority of the proposed models in capturing complex nonlinear relationships, with high correlation coefficients and low root mean square errors indicating robust predictive capabilities. Sensitivity analyses using Hoffman and Gardener's approach and SHAP values identified the most influential parameters, revealing that penetration resistance, pile embedment depth, and geological conditions significantly impact pile capacity. The findings underscore the effectiveness of machine learning in geotechnical engineering applications, offering a reliable and efficient alternative to traditional empirical and analytical methods. The developed framework provides engineers and practitioners with a powerful tool for improving pile design accuracy, reducing uncertainties, and optimizing construction practices. Future research should focus on expanding the dataset with diverse geological conditions and exploring hybrid modeling techniques to enhance prediction accuracy further.

Revista



Revista ISSN
Scientific Reports 2045-2322

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Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Onyelowe, Kennedy C. - Michael Okpara Univ Agr - Nigeria
Kampala Int Univ - Uganda
Michael Okpara University of Agriculture - Nigeria
Kampala International University - Uganda
2 Hanandeh, Shadi - Al Balqa Appl Univ - Jordania
Al-Balqa applied University - Jordania
3 Kamchoom, Viroon - King Mongkuts Inst Technol Ladkrabang KMITL - Tailandia
King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang - Tailandia
4 Ebid, Ahmed M. - Future Univ Egypt - Egipto
Faculty of Engineering & Technology - Egipto
5 Silva, Fabian Danilo Reyes - Escuela Super Politecn Chimborazo ESPOCH - Ecuador
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo - Ecuador
6 Palta, Jose Luis Allauca - Inst Super Tecnol Gen Eloy Alfaro ISTGEA - Ecuador
Escuela Super Politecn Chimborazo ESPOCH - Ecuador
Instituto Superior Tecnológico General Eloy Alfaro (ISTGEA) - Ecuador
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo - Ecuador
7 Llamuca, Jose Luis Llamuca - Escuela Super Politecn Chimborazo ESPOCH - Ecuador
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo - Ecuador
8 Avudaiappan, Siva - Universidad Tecnológica Metropolitana - Chile

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Financiamiento



Fuente
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Agradecimientos



Agradecimiento
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