An adaptive neuro fuzzy inference system to model the uniaxial compressive strength of cemented hydraulic backfill

Purpose. The purpose of this paper is to develop the models for predicting the uniaxial compressive strength (UCS) of cemented hydraulic backfill (CHB), a widely used technique for filling underground voids created by mining operations as it provides the high strength required for safe and economical working environment and allows the use of waste rock from mining operations as well as tailings from mineral processing plants as ingredients. Methods. In this study, different modelling techniques such as conventional linear, nonlinear multiple regression and one of the evolving soft computing methods, adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS), were used for the prediction of UCS, the main criterion used to design backfill recipe. Findings. Statistical performance indices used to evaluate the efficiency of the developed models indicated that the ANFIS model can effectively be implemented for designing CHB with desired UCS. As proved by the performance indicators ANFIS model gives more compatible results with the expert opinion and current literature than conventional modelling techniques. Originality. In order to construct the models a very large database, containing more than 1600 UCS test results, was used. In addition to widely used conventional regression based modelling techniques, one of the evolving soft computing methods, ANFIS was employed. Numerical examples showing the implementation of constructed models were provided. Practical implementation. As proved by the statistical performance indicators, the developed models can be used for a reliable prediction of the UCS of CHB. However, more accurate results can be achieved by expanding the database and by constructing improved models using the algorithm presented in this paper.Мета. Побудова моделей для прогнозування межі міцності при одноосьовому стисканні цементної гідравлічної закладки для заповнення вироблених просторів шахт. Методика. Для досягнення поставленої мети були використані різні методи моделювання: лінійна та нелінійна множинна регресія, а також порівняно недавно став популярним метод програмування – адаптивне нейронечітке логічне виведення (ANFIS). За їх допомогою було спрогнозовано зміну міцності на одноосьове стискання, що є ключовим показником для визначення складу закладної суміші. Для побудови моделей використана значна база даних, яка включає результати більш ніж 1600 випробувань на одноосьове стискання. Лабораторними дослідженнями також визначалися властивості закладних матеріалів і суміші. Результати. Модель ANFIS дала найкращу продуктивність з урахуванням статистичних показників ефективності, таких як середня абсолютна процентна похибка і змінний обліковий запис. Статистичні показники продуктивності, які використовуються для оцінки ефективності розроблених моделей, свідчать, що моделювання за допомогою ANFIS дозволяє отримати результати, які більше відповідають експертній оцінці та даним з сучасної літератури, ніж інформація, отримана за допомогою традиційного моделювання. Встановлено, що на відміну від регресивного моделювання, ANFIS не вимагає заздалегідь визначених математичних рівнянь для взаємозв’язку між вхідними та вихідними змінними і використовує наданий набір даних для ефективного визначення структури моделі. Наукова новизна. Вперше для прогнозування міцності при одноосьовому стисканні були використані не лише традиційні способи моделювання, засновані на регресії, а й інноваційний метод програмування – адаптивне нейронечітке логічне виведення ANFIS. У статті наведені чисельні приклади впровадження нових побудованих моделей. Практична значимість. Статистичні індикатори продуктивності показали, що розроблені моделі можуть бути використані для надійного прогнозування міцності при одноосьовому стисканні й оптимальної рецептури закладної суміші. Однак, щоб отримати більш точні результати, необхідно мати більш широку базу даних і створити більш досконалі моделі на основі алгоритму, запропонованому в даній статті.Цель. Построение моделей для прогнозирования предела прочности при одноосном сжатии цементной гидравлической закладки для заполнения выработанных пространств шахт. Методика. Для достижения поставленной цели были использованы различные методы моделирования: линейная и нелинейная множественная регрессия, а также сравнительно недавно ставший популярным метод программирования – адаптивный нейронечеткий логический вывод (ANFIS). С их помощью было спрогнозировано изменение прочности на одноосное сжатие, что является ключевым показателем для определения состава закладочной смеси. Для построения моделей использована обширная база данных, которая включает результаты более чем 1600 испытаний на одноосное сжатие. Лабораторными исследованиями также определялись свойства закладочных материалов и смеси. Результаты. Модель ANFIS дала наилучшую производительность с учетом статистических показателей эффективности, таких как средняя абсолютная процентная погрешность и переменная учетная запись. Статистические показатели производительности, используемые для оценки эффективности разработанных моделей, свидетельствуют, что моделирование с помощью ANFIS позволяет получить результаты, которые более соответствуют экспертной оценке и данным из современной литературы, чем информация, полученная при помощи традиционного моделирования. Установлено, что в отличие от регрессионного моделирования, ANFIS не требует заранее определенных математических уравнений для взаимосвязи между входными и выходными переменными и использует предоставленный набор данных для эффективного определения структуры модели. Научная новизна. Впервые для прогнозирования прочности при одноосном сжатии были использованы не только традиционные способы моделирования, основанные на регрессии, но и инновационный метод программирования – адаптивный нейронечеткий логический вывод ANFIS. В статье приведены численные примеры внедрения новых построенных моделей. Практическая значимость. Статистические индикаторы производительности показали, что разработанные модели могут быть использованы для надежного прогнозирования прочности при одноосном сжатии и оптимальной рецептуры закладочной смеси. Однако, чтобы получить более точные результаты, необходимо иметь более широкую базу данных и создать более совершенные модели на основе алгоритма, предложенного в данной статье.The authors thank the staff and the managers of Jinfeng underground gold mine for their helps and cooperation during field and laboratory studies. The company is also acknowledged for the permission to use and publish the data

Expounding the Place of Legal Doctrinal Methods in Legal-Interdisciplinary Research

There is a distinct place for legal doctrinal methods in legal- interdisciplinary research methodologies, but there is value to be had in expounding that place – in developing a deeper understanding, for instance, of what legal doctrinal analysis has to offer, wherein lies its limitations, and how it could work in concert with methods and theories from disciplinary areas other than law. This article offers such perspectives, based on experiences with an ‘advanced’ legal-interdiscipli- nary methodology, which facilitates a long-term study of the growing body of practice generated by citizen-driven, independent accountability mechanisms (IAMs) that are institutionally affiliated with multilateral development banks. The article demonstrates how legal doctrinal methods have contributed towards the design and development of a multi- purpose IAM-practice database. This database constitutes the analytical platform of the research project and also facili- tates the integration of various types of research questions, methods and theories

Inequalities in South African health care: Part I. The problem - manifestations and origins

This exposition analyses and contextualises the complex problem of structural inequality in South African health care. Socio-econornic conditions, racial divisions and geographical location are isolated as the main determinants of inequality in the provision, allocation and distribution of health care; the prevailing inequalities are attributed to a wide range of underlying causes, including the absence of a central, binding health policy, the prominent role of apartheid and white domination, the free market and the medical profession, as well as the unique sociocultural set-up of the country. The urgent need for deliberate strategies to equalise the prevailing disparities and discrepancies is posed

Vertical Comparative Law Methods: Tools for Conceptualising the International Rule of Law

International institutions are increasingly engaged in the exercise of public power – traditionally exercised by states – that might adversely affect individuals. Consequently, calls have arisen for checks and balances in order to provide affected individuals with adequate avenues for recourse and redress. Developing the ‘rule of law’ concept at the international level is one way in which this issue has been addressed, although only to a limited extent. This article explores the potential of comparative law methodology as a means to further this conceptualisation. It is argued that ‘vertical, bottom-up’ comparative law methods (as expounded by this article) can assist lawyers inspired by certain concepts within national legal systems (such as the rule of law) to apply these concepts – or the ideas behind them – at the international level. Furthermore, it is argued that employing comparative law methodology in this manner is increasingly justifi ed by the emergence of a ‘common zone of impact’ – i.e., the area of overlap between national and international law, where individuals are adversely affected by the exercise of public power by states and international institutions alike. The authors propose a comparative law typology and discuss what risks might typically be involved in employing comparative law methods in general, as well as ways in which these risks could potentially be mitigated. Specifi cally, the article sets out a particular vertical, bottom-up comparative law method, as employed in the context of two separate doctoral research projects, both focusing on ways to enhance the accountability of international institutions: one in the context of international territorial administrations, and the other in the context of the World Bank and its Inspection Panel

Inequalities in South African health care: Part II. Setting the record straight

While Part I of this article analysed the problem of structural inequalities in South African health care, this follow-up explores feasible and socially accountable principles as well as a policy strategy to equalise existing discrepancies and disparities. In addition, the prospects of equalising the disparities and discrepancies are weighed against prevailing realities. The conclusion: for the foreseeable future the chances for equality in South African health care appear to be rather slim; a myriad interest groups with vested interests in the status quo are at play, opposing any fundamental reform to ensure greater equality. However, what is more important than the acceptance of this fate is our sincere endeavours to minimise these inequalities

Stabilization of a Tailings Dam by De-Watering

The failure of the outer slope of one of the paddocks of a tailings dam, resulted in a significant decrease in the area available for tailings deposition. Overloading of the remaining five paddocks resulted. To maintain the stability of the existing dam whilst construction of new disposal facilities was in progress, three techniques were investigated; horizontal, push-in drains at the dam toe, a rock buttress around the operational paddocks, and vertical de-watering wells installed on the first terrace, or ‘step-back’ of the dam. De-watering wells proved most effective, and 165 wells were installed. A monitoring programme included regular determination of the water level in each well, and the installation of piezometers at selected locations around the dam. These observations were used to optimise the use of the five remaining paddocks, thus ensuring stability of the dam during the transfer of deposition operations to two new tailings dams

Semi-automated segment generation for geographic novelty detection using edge and area metrics

An approach to generating accurate image segments for land-cover mapping applications is to model the process as an optimisation problem. Area-based empirical discrepancy metrics are used to evaluate instances of generated segments in the search process. An edge metric, called the pixel correspondence metric (PCM), is evaluated in this approach as a fitness function for segmentation algorithm free-parameter tuning. The edge metric is able to converge to user-provided reference segments in an earth observation mapping problem when adequate training data are available. Two common metaheuristic search functions were tested, namely particle swarm optimisation (PSO) and differential evolution (DE). The edge metric is compared with an area-based metric, regarding classification results of the land-cover elements of interests for an arbitrary problem. The results show the potential of using edge metrics, as opposed to area metrics, for evaluating segments in an optimisation-based segmentation algorithm parameter-tuning approach