基于产状的岩体节理优势组划分方法及其有效性研究

发布时间：2017-06-21 00:10

  本文关键词：基于产状的岩体节理优势组划分方法及其有效性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：节理广泛存在于岩体中,是一种复杂的地质结构,它对岩体的力学和渗透性能有重要影响。由于节理岩体的强度和刚度等均远远低于完整岩石,因此对节理的重要特性及其分布规律等进行系统地调查和研究将显得十分重要。根据对节理的相关研究可知,构造时期以及形成原因等因素相同的节理具有相似的几何特征。由于节理面的产状对岩体的各项异性和破坏方式都有较大的影响,因此可以利用产状指标对节理进行分组。节理的分布错综复杂并且其数据采集常会受到条件限制,故难以得到其完整的分布信息,因此,运用数理统计方法对节理进行分组研究,提取节理有效的分布组成,将对岩体的进一步研究有很大的帮助。本文主要是对节理进行优势组划分,主要有以下研究内容:通过建立节理面的空间数学模型,选择能够更加真实反映节理面之间距离关系的指标,据此建立相关的目标函数作为节理面定量分组的依据,由此将节理面的分组问题转化为简单的数学极值求解问题。分析和总结现有的节理面分组方法,主要存在对孤立点及初始划分敏感、易陷入局部最优和分组结果不稳定等不足之处。本文通过引入基于仿生学的人工蜂群算法,利用该算法较好的整体搜寻能力、对初始条件不敏感等优点对基于目标函数的模糊C-均值聚类算法进行优化改进,得到了更加合理、稳定的节理面分组结果。在得到节理面的分组结果之后,采用相关的有效性指标来评价不同分组结果的优劣程度,并找出最佳的分组结果,由此得到的最终分组结果将更有说服力。将本文提出的节理面分组方法应用于计算机模拟产生以及野外实测的节理面数据的聚类分组中,通过对比分析其分组结果,以此检验该分组方法的可行性与实用性。
【关键词】：节理分组 聚类分析 目标函数 人工蜂群算法 有效性指标
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.1.1 课题背景9
• 1.1.2 研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-15
• 1.2.1 岩体节理面分组的研究现状10-13
• 1.2.2 岩体节理面分组方法的综述及分析13-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 岩体节理的模型建立和图形输出17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 建立数学模型17-21
• 2.2.1 节理面产状数据的数学表达17-19
• 2.2.2 相似性度量19-21
• 2.3 岩体节理的几何图形表示方法21-26
• 2.3.1 赤平投影基本原理22-24
• 2.3.2 吴氏图网24-25
• 2.3.3 岩体节理面的极点分布图25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 基于IABC算法的节理面模糊C-均值聚类分析27-47
• 3.1 引言27
• 3.2 基于目标函数的FCM聚类算法27-33
• 3.2.1 基于目标函数的FCM聚类算法的原理28-32
• 3.2.2 FCM聚类算法的步骤32-33
• 3.3 基于IABC算法的FCM聚类分析方法33-42
• 3.3.1 人工蜂群算法的基本原理33-36
• 3.3.2 改进的人工蜂群算法36-40
• 3.3.3 基于IABC算法的FCM聚类分析方法的步骤40-42
• 3.4 聚类的有效性检验42-45
• 3.4.1 有效性指标42-44
• 3.4.2 VXB判别指标44
• 3.4.3 VFS判别指标44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 基于IABC算法的FCM聚类方法的验证与分析47-68
• 4.1 引言47
• 4.2 算法的可行性检验47-55
• 4.2.1 人工模拟生成岩体的节理面数据47-48
• 4.2.2 算法的验证48-55
• 4.3 工程实例分析55-67
• 4.3.1 京珠高速鄂北某路段岩质边坡节理面数据的分组应用55-60
• 4.3.2 张福山矿区节理面数据的分组应用60-67
• 4.4 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75

  本文关键词：基于产状的岩体节理优势组划分方法及其有效性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：467222