水電施工中巖體質(zhì)量智能化分類方法研究

馮濤

摘 要：智能化巖體質(zhì)量分類可以為水電施工提供良好的基礎(chǔ)保障，是現(xiàn)代水電施工巖體研究的新趨勢。本文主要針對(duì)新興的幾種智能化分類方法進(jìn)行了論述，并總結(jié)了我國水電施工在未來的巖體質(zhì)量研究發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：水電施工；巖體質(zhì)量；分類；方法

中圖分類號(hào)：TV642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.概述

水電施工中，工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性直接受到基礎(chǔ)質(zhì)量好壞的影響，而巖體質(zhì)量是決定工程項(xiàng)目基礎(chǔ)質(zhì)量的關(guān)鍵。因此準(zhǔn)確評(píng)價(jià)判斷巖體質(zhì)量，并對(duì)其進(jìn)行分類可以準(zhǔn)確地反映出巖體的性能、影響度，而利用類型級(jí)別法可以直觀的體現(xiàn)巖體對(duì)工程項(xiàng)目穩(wěn)定性的影響，工程設(shè)計(jì)人員也可以通過被量化的數(shù)據(jù)了解巖體質(zhì)量，以此設(shè)計(jì)出符合實(shí)際需求的工程施工方案。因此水電施工中，巖體質(zhì)量分級(jí)作為巖體工程地質(zhì)評(píng)價(jià)工作的重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)工程的整體施工影響深遠(yuǎn)。通過質(zhì)量分級(jí)，可以對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行簡化，并將其以物理模型的形式體現(xiàn)出來，從而便于后期依照工程特性對(duì)巖體進(jìn)行力學(xué)模型的轉(zhuǎn)換。

評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量就是對(duì)巖體進(jìn)行分類，是依照巖體質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)巖體劃分等級(jí)。目前已有的巖體分類方法多達(dá)數(shù)十種，有一般分類法、專門分類法，有定量分類法也有定性分類法，有單一分類法，也有綜合分類法。但是就目前使用較為廣泛的分析方法主要有定性分類、定量分類以及綜合分類。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用普及程度的提高，新興了一種智能化分類方法，對(duì)巖體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)定位，本文著重介紹了幾種巖體質(zhì)量智能化分類方法，并簡要敘述了其優(yōu)勢、缺點(diǎn)。

2.智能化分類方法

隨著國際市場開放性越來越強(qiáng)，世界各地的科技文化交融性不斷增強(qiáng)，這種融合進(jìn)一步推進(jìn)了科學(xué)技術(shù)水平的提升。除此之外，各個(gè)領(lǐng)域?qū)W科之間在某一工程項(xiàng)目中的交叉也進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)科之間的融合，加之計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)學(xué)理論的進(jìn)步，基于灰色系統(tǒng)理論以及模糊數(shù)學(xué)等一系列數(shù)學(xué)分類方法相繼發(fā)展起來，并構(gòu)成了不斷完善的巖體質(zhì)量智能化分類體系。

2.1 可拓物元分析

利用形式化工具對(duì)矛盾方法以及規(guī)律進(jìn)行定性定量研究的方式即可拓學(xué)，該方式在巖體質(zhì)量分析分類中可以通過建立質(zhì)量評(píng)定模型對(duì)樣品的綜合質(zhì)量水平通過多指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行反映。從本質(zhì)上分析，該方式是利用可拓集合理論，實(shí)現(xiàn)事物描述的定性與定量轉(zhuǎn)換，將定性描述轉(zhuǎn)換為定量描述。

2.2 分形描述

若巖體巖性相對(duì)較好，那么巖體力學(xué)性質(zhì)會(huì)受到巖體結(jié)構(gòu)的直接影響，除此之外巖石材料對(duì)巖體力學(xué)也具有一定影響，但影響略小于巖體結(jié)構(gòu)的影響。所以，研究分析巖體中的裂隙、節(jié)理等不連續(xù)面，對(duì)于水電基礎(chǔ)施工意義重大。巖體結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)的分維值比較全面地反映了巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)，也可反映巖體質(zhì)量的差異特征。可以通過結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)的分維、結(jié)構(gòu)面跡長和隙寬的分維來表征巖體的質(zhì)量優(yōu)劣，從而對(duì)巖體進(jìn)行分類。

2.3 巖體質(zhì)量的模糊分類

對(duì)巖體工程以及巖體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定本身就具有一定的模糊性，而巖體質(zhì)量受到外界和內(nèi)部的各類因素影響也相對(duì)復(fù)雜，影響因素之間也相互影響，因此在巖體質(zhì)量分析中若采用定性法則不確定性和隨意性相對(duì)較大。由于巖體質(zhì)量的表征數(shù)據(jù)會(huì)隨著條件的改變而改變，這種變化具有連續(xù)性，因此確定性分析給出的絕對(duì)評(píng)定往往會(huì)將質(zhì)量、性質(zhì)相近的巖體劃分到不同級(jí)別中。模糊聚類法則不同，其評(píng)定巖體質(zhì)量時(shí)以某種程度上巖體屬于哪一類，對(duì)巖體進(jìn)行動(dòng)態(tài)分類，因而更符合真實(shí)情況。

2.4 灰色聚類分析

無論哪一種影響因素，都無法準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)出巖體質(zhì)量，雖然這些因素對(duì)巖體分類有所影響，但由于受到影響因素較多，因而巖體特性會(huì)表現(xiàn)出各類不確定性。這種多樣化信息表現(xiàn)便屬于灰色系統(tǒng)。依照灰色因素可以對(duì)巖體質(zhì)量進(jìn)行分類，通過分析不同灰色因素及其之間關(guān)聯(lián)性，可以準(zhǔn)確分析巖體質(zhì)量特性，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確分類。但應(yīng)當(dāng)注意，分析巖體質(zhì)量時(shí)應(yīng)當(dāng)找到灰色系統(tǒng)量度，并對(duì)巖體灰色系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，從而依照量度的不同對(duì)巖體進(jìn)行分類。

2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類方法

對(duì)巖體質(zhì)量分類造成影響的因素相對(duì)較多，有些因素為定量因素有些則為定性因素。由于影響因素種類繁雜，且不確定因素相對(duì)較多，因而很難采取統(tǒng)一的解析式將相關(guān)影響因素同分類結(jié)果之間的關(guān)系表現(xiàn)出來，因而這是一種典型的非線性關(guān)系。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有的映射功能便具有高度非線性，利用該種分類方法可以有效歸納影響巖體穩(wěn)定因素，并將其記憶下來，克服了單一判斷指標(biāo)的缺陷，令經(jīng)驗(yàn)決策更加的科學(xué)合理，由定性決策轉(zhuǎn)為定量決策。現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中，只需要選取適當(dāng)?shù)臉颖尽?shù)，就可以得到相對(duì)較為準(zhǔn)確的結(jié)果。并且一旦建立好模型后，可以在相關(guān)領(lǐng)域中快速便捷的應(yīng)用，因而這種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在巖體分類中應(yīng)用價(jià)值更大。

2.6 專家系統(tǒng)研究

專家系統(tǒng)在目前的工程地質(zhì)勘察工作中發(fā)揮了巨大的作用，該系統(tǒng)集合了大量的專業(yè)知識(shí)以及專家的經(jīng)驗(yàn)，并以此為基礎(chǔ)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行整合，將專家們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題——判斷問題——解決問題的事實(shí)、規(guī)則總結(jié)下來。通過問答程序，讓用戶利用程序進(jìn)行提問，由系統(tǒng)模擬人類專家解決問題，最后給出相應(yīng)的解決方案。

這種方式在應(yīng)用上更加的智能，并且隨著國際上對(duì)水電工程中巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)研究體系的完善，大量的經(jīng)驗(yàn)、成果被積累下來。因此若對(duì)巖體質(zhì)量分析方法、知識(shí)理論進(jìn)行總結(jié)，分為一般性知識(shí)和專家特殊知識(shí)、專家經(jīng)驗(yàn)，并歸總成為知識(shí)庫，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立起專家系統(tǒng)，借助這一平臺(tái)成為對(duì)巖體質(zhì)量分類研究中的通用模式。

結(jié)語

巖體分級(jí)研究作為新時(shí)期水電施工巖體研究的重要手段，融合了模糊數(shù)學(xué)理論和樹立統(tǒng)計(jì)理論，而并非單一的現(xiàn)象分析。雖然現(xiàn)有的方式都具有各自的優(yōu)勢，但是仍舊存在一定弊端。巖體分級(jí)應(yīng)當(dāng)滿足簡單便捷的巖體分析要求，因此巖體分級(jí)研究還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)予以完善。

參考文獻(xiàn)

[1]丁向東，吳繼敏，顧俊.水利工程巖體質(zhì)量分類方法綜述[J].水電能源科學(xué)，2006（4）：44-49.

[2]原國紅，陳劍平，馬琳.可拓評(píng)判方法在巖體質(zhì)量分類中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24（9）：1539-1544.