岩体结构面分组的改进数学方法研究

发布时间：2018-01-31 10:25

本文关键词： 岩体结构面分组模糊C均值聚类改进粒子群算法聚类有效性　出处：《人民长江》2017年21期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：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。
[Abstract]:Structural plane grouping of rock mass is a basic work in rock mechanics because of its own special features compared with general clustering problems. It is difficult to use Euclidean distance directly to measure the similarity between structural surfaces. By dealing with structural surface data, Euclidean distance can be used to measure the similarity between structural surfaces. Combined with fuzzy C-means clustering (FCM-Fuzzy C-means clustering) algorithm, the grouping of rock mass structural planes is studied. In order to determine the initial clustering center of FCM, a simple and efficient improved particle swarm optimization algorithm is used to optimize it. Then the cluster number is determined by cluster validity index. The rationality of the method is verified by simulation data, and the number of clusters is discussed from many aspects. A general method for determining the number of groups is given. The proposed grouping method is applied to the study of the rock mass structure plane of a hydraulic dam foundation. The results show that the method is easy to realize and the conclusion is reliable. It can provide reference for practical engineering.
【作者单位】：成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室;
【基金】：国家科学基金重点项目(41130745) 国家基础研究计划“973”计划项目(2013CB733202) 国家自然科学基金面上项目(41672282) 四川省青年科技创新研究团队项目(2015TD0030)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 岩体是由岩块及分割岩块的结构面组成的地质体[1],其中结构面是影响岩体性质的最重要因素。由于受结构面的切割作用和复杂地质环境的影响,岩体的强度和变形特征较完整岩石更为复杂[2-4]。根据不同结构面之间的相似程度对其进行分组划分,对于岩体结构特征的概化具有重要意义,是

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