基于K近邻改进密度峰值聚类分析法的岩体结构面产状优势分组

为了研究结构面对岩体稳定性的影响,需要清楚岩体结构面的发育规律。传统玫瑰花图、极点图和等密度图等岩体结构面产状优势分组方法较为粗糙,主观因素影响较大,而采用K均值聚类算法、FCM模糊聚类算法则可以得到较为准确的分组结果,但须事先指定聚类数量及初始聚类中心。初始划分对分组结果影响较大,因此提出一种基于K近邻改进密度峰值聚类分析法的岩体结构面产状优势分组的新方法,该方法优点在于无需迭代过程、计算速度快、可自动探测聚类中心数量,并可通过自动计算岩体结构面局部密度大小和聚类中心距离更加准确地确定聚类中心,实现结构面产状的合理划分。通过应用计算机模拟生成的结构面产状数据进行产状优势分组,验证了该方法的准确性和可靠性。最后将这种方法应用于怒江松塔水电站坝址区实测的结构面产状优势分组中,得到了较为符合实际的分组结果。     

基于模糊聚类的岩体结构面动态聚类方法研究

针对传统的岩体结构面分组方法的缺点,提出了基于模糊聚类的结构面动态聚类方法。首先以模糊聚类法对结构面样本进行分组,得到优势分组及各组优势产状,并将其作为动态聚类法的初始划分;再采用动态聚类法对结构面样本进行更进一步的聚类分析。该法克服了动态聚类算法对初始聚心敏感及易收敛于局部极小值的缺点,提高了分组结果和优势产状的客观性及准确性。将算法应用于野外实测岩体结构面产状数据分析中,得到的聚类结果合理、可靠,符合实际情况。     

岩体结构面产状改进的K均值聚类分析

岩体结构面产状的优势分组是进行岩体工程稳定性评价的基础,极点等密度图、走向玫瑰花图等传统方法比较粗糙,只能给出优势组数,无法准确地给出每一组结构面的优势产状。为弥补传统方法的缺点,采用改进的K均值聚类算法,以结构面的单位法向量表示其产状,以结构面之间所夹锐角对结构面产状进行分类判定。将该方法应用于某采石场岩质边坡结构面优势产状的分析中,结果表明：采用改进的K均值聚类分析方法结果可靠,分类合理,可以准确确定结构面的优势产状。     

一种改进的岩体结构面产状快速聚类分析法

岩体结构面的优势产状是进行岩体工程研究与分析的基础,传统的玫瑰花图、极点等密度图等方法精度差,其结果往往只是给出优势组数。为了准确地给出结构面的优势产状,本文采用改进的快速聚类分析方法,将结构面产状表示为空间单位上半球体球面上的点,通过构造密度函数求取各数据点加权值对结构面产状进行分类判定。同时,将该方法应用于某矿山运输公路边坡优势结构面的统计分析之中。结果表明采用该方法分析结果可靠,分类合理,能准确得出优势结构面产状,能有效消除孤立点对聚类结果的不利影响。     

基于K-means聚类方法和Ⅰ Index聚类有效性检验指标的岩体结构面自动分组及应用

岩体结构面产状数据的统计分组是工程地质、水文地质工作中基础但十分重要的环节。常用的倾向、走向玫瑰花图和极点等密度图人为主观因素大,需借助合适的数学手段对结构面产状数据进行客观划分。基于Kmeans聚类方法和Ⅰ Index聚类有效性检验指标,提出了一种岩体结构面自动分组方法,并开发了岩体结构面自动分组程序RDAP。通过与经典文献进行对比,验证了所提分组方法的可靠性。最后,以某工程为例,使用RDAP对实测涌水裂隙资料进行了预处理,初步计算了灌浆钻孔的最佳方位,为工程涌水的防治提供了依据。     

岩体结构面产状的自组织聚类分析

为了给出客观准确的岩体结构面优势产状,用ISODATA(自组织聚类)算法,采用最小球面距离原则进行分类,将重心向量单位化后作为新的聚类中心,并以类内最大分量标准偏差控制分裂,聚类中心的球面距离控制合并,利用计算机进行编程实现。将此方法应用于湛江水封洞库岩体结构面产状的分析中,通过3组收敛精度依次增加的参数,得出了内聚性越来越高、类间距离越来越小的优势结构面产状,及聚类组数和每组样本数的客观准确结果。研究成果为判别结构面空间发育状况提供方便,弥补了传统图形分析方法不能进行精确划分的不足和以往分析方法不变的聚类组数及原理过程复杂的缺点。     

基于K-means聚类方法和I Index聚类有效性检验指标的岩体结构面自动分组及应用

岩体结构面产状数据的统计分组是工程地质、水文地质工作中基础但十分重要的环节。常用的倾向、走向玫瑰花图和极点等密度图人为主观因素大,需借助合适的数学手段对结构面产状数据进行客观划分。基于K-means聚类方法和I Index聚类有效性检验指标,提出了一种岩体结构面自动分组方法,并开发了岩体结构面自动分组程序RDAP。通过与经典文献进行对比,验证了所提分组方法的可靠性。最后,以某工程为例,使用RDAP对实测涌水裂隙资料进行了预处理,初步计算了灌浆钻孔的最佳方位,为工程涌水的防治提供了依据。     

天然岩体结构面产状的动态聚类分组分析

天然结构面产状分组对于岩体工程有着至关重要的作用。鉴于传统的分组方法存在近直立或近水平产状的结构面分组不准的不足，提出了一种结构面动态聚类分组分析方法。该方法据结构面的倾角和倾向确定聚类中心，以结构面之间夹角大小为依据，经多次迭代计算得到分组结果。将该方法应用于白云鄂博东矿303条结构面分组，并与快速聚类分组法进行对比。结果表明：白云鄂博东矿303条结构面分组后得到了3组优势结构面，其结果与结构面产状等密度图十分吻合。动态聚类分析法不仅计算简便、易于操作，而且弥补了传统方法无法定量等缺点，使得结构面分组结果更加准确，具有较强的实际意义。     

基于凝聚层次聚类的K均值结构面产状分组

结构面产状数据分组是进行岩体力学性质分析及稳定性评价的基础工作,是工程地质领域一个重要的研究课题。K均值聚类方法从提出到现在,在结构面分组中得到了很好的应用,但是它需要事先给定聚类中心及分组数。为此,提出了改进算法,采用凝聚层次聚类法作为前处理,得到间距较大的几个聚类中心,随后以此聚类中心为初始聚心进行K均值聚类,并同时根据相关目标函数来确定最优分组数。将此改进方法应用于野外实测结构面分组中,得到的结果可靠,分类合理,可以准确确定结构面的优势产状。     

三维激光扫描系统在岩体结构面识别中的应用

现阶段岩石工程仍主要通过罗盘进行裂隙结构面的工程勘察,而三维激光扫描技术可替代这一传统地质勘察手段。本文给出了该技术半自动和全自动化的两种岩石结构面识别的方法和步骤。半自动结构面识别方法首先进行坐标变换,根据扫描坐标点云数据拟合平面,求解岩石产状。全自动结构面识别方法则要根据扫描数据进行表面重建,应用模糊聚类方法对结构面进行分组,以Fisher分布的K值作为判断聚类效果的指标,通过去除边界点,逐步迭代获得出露岩体结构面组的优势方位。最后采用全自动结构面识别方法进行实例分析。研究表明,采用该技术可方便得到岩石体的优势产状,扩展了岩石勘察的范围。     

岩体结构面分组的改进数学方法研究

岩体结构面分组是岩体力学中的一项基础性工作。由于岩体结构面分组相对于一般聚类问题存在自身特殊之处,难以直接运用欧式距离度量结构面之间的相似度。通过对结构面数据做一定处理,使欧式距离可用于度量结构面之间的相似度,结合模糊C均值聚类(FCM—Fuzzy C-means Clustering)算法对岩体结构面分组进行研究;针对FCM初始聚类中心的确定,采用一种简洁高效的改进粒子群算法对其进行优选;再结合聚类有效性指标确定聚类分组数。通过模拟数据验证了该方法的合理性,并从多方面对分组数目进行讨论,给出了分组数目确定的一般方法。将提出的分组方法用于某水利工程坝基岩体结构面的分组研究,结果表明该方法易于实现、结论可靠,可为实际工程提供参考。     

某水电站泄洪洞围岩质量分级综合评判模型研究

在综合考虑多因素岩体质量分级方法的基础上,结合某水电站泄洪洞特定围岩地质条件的岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水及结构面产状等多个影响因素,采用模糊综合评判的方法,计算各影响因素的隶属度,按照最大隶属度原则判定围岩类别,并将其应用于电站泄洪洞围岩岩体质量评价。评判结果显示,使用综合评判的评价结果与现场定性判断结果基本一致。     

层状岩体抗剪强度产状效应的数值试验研究

层状岩体力学特性呈现出明显的各向异性特点,其强度和变形参数不但与作用力和岩体结构面之间的夹角有关,同时还与岩体结构面的走向密切相关。为研究岩体结构面产状对层状岩体抗剪强度参数的取值影响,首先对某工程现场直剪试验进行模型辨识研究,然后采用数值试验方法对层状岩体抗剪断试验进行拓展性数值研究,进而对岩体的抗剪断强度各向异性进行了深入研究,分析了层状岩体抗剪断强度特性与结构面产状之间的变化规律。研究结果表明：层状岩体的抗剪强度参数呈现明显的非正交各向异性特点;随着结构面倾角的增大,抗剪断强度参数与结构面产状之间关系可采用空间椭圆面来描述。      

三维岩体裂隙网络模拟研究及应用

为合理评价某水库库岸岩体结构特征及工程整治提供依据,对区内岩体进行了裂隙调查及三维网络模拟研究.研究基于Monte-Carlo模拟方法,由走向玫瑰图、倾向和倾角分布的直方图对裂隙的产状分布特征分别进行了分析,结合裂隙等密度图分析得出了结构面优势产状、用直接法产生随机数并利用计算机模拟得出符合实际的三维裂隙网络图.引入广...     

钻孔综合测试在判别岩体完整程度上的应用

通过对各钻孔采集的全景图像资料进行分析,区分岩体中不同的结构面与裂隙,确定裂隙的产状及发育程度,再结合声波波速测试数据,将全景图像中的裂隙与声波波速进行统计、对比,能够较好地排除因开挖或钻孔取芯过程中卸荷、机械扰动等对岩体的影响,更加真实地反映围岩的地质情况。     

岩质渠道边坡稳定性影响因素分析

岩质边坡在开挖过程中岩体性质及岩体结构变化较大。在施工中应针对不同地质情况采取不同措施。该文结合南水北调中线邢石段施工开挖具体情况，详细分析岩体岩性、构造、风化程度、结构面产状等因素对边坡稳定性的影响。     

钻孔多点渗压测量及压模系统

在工程地质条件中，岩体结构面的形态、产状及地下水渗流场的分布是决定岩体稳定性的两个主要因素。钻孔多点渗压测量及压模系统分为两套检测设备，主要用于间接观测和量测钻孔中岩体结构面形态、产状和钻孔不同深度渗透水压大小的检测。以便为工程地质人员在岩体稳定分析中提供必要的参数。     

基于三维激光扫描的岩体结构面识别与块体分析

以某项目勘探平硐中的岩体结构面为研究对象,利用三维激光扫描技术及工程地质分析相结合的研究手段,借助于三维软件,对三维激光扫描点云进行了系统集成,采用产状面模板准确识别结构面的信息;进而利用结构面互相切割形成定位或半定位的三维块体,并对块体进行了简要分析。研究成果可为结构面识别及块体定位提供一种新的方法,对工程支护设计具有一定的的指导作用。     

用风钻法制备岩石原状试件的经验介绍

在水利水电建设中,为了研究坝基、边坡及地下结构围岩稳定性,经常需要进行岩石抗剪强度试验,提出其力学参数.由于复杂的地质条件,岩体常被断层、节理、裂隙互相切割,破坏了岩体的完整性,岩体为非均匀、不连续介质,并具有各种不同产状的破裂面和含有不同性质的充填物.鉴于室内完整岩块试验不能反映岩体软弱结构面的力学性质,因此,常需进行野外大型试验.试件尺寸一般为50厘米×50厘米至100厘米×100厘米,能较多的反映岩体原有的性状,所测得的力学数据较接近     

工程优势结构面在岩质边坡稳定分析中的应用

边坡岩体结构中含有众多结构面,结构面的存在关系岩质边坡稳定与否。结合某溢洪道边坡工程实际,对工程地质条件进行分析,即根据边坡的产状以及优势结构面的产状,判断该边坡的工程优势结构面,并将其投影到边坡剖面中,确定优势结构面在剖面上的视倾角。利用计算程序对某边坡进行多工况下的稳定分析。