水電施工中巖體質量智能化分類方法研究

馮濤

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

關鍵詞：水電施工；巖體質量；分類；方法

中圖分類號：TV642 文獻標識碼：A

1.概述

水電施工中，工程項目的穩定性直接受到基礎質量好壞的影響，而巖體質量是決定工程項目基礎質量的關鍵。因此準確評價判斷巖體質量，并對其進行分類可以準確地反映出巖體的性能、影響度，而利用類型級別法可以直觀的體現巖體對工程項目穩定性的影響，工程設計人員也可以通過被量化的數據了解巖體質量，以此設計出符合實際需求的工程施工方案。因此水電施工中，巖體質量分級作為巖體工程地質評價工作的重點內容，對工程的整體施工影響深遠。通過質量分級，可以對復雜的地質現象進行簡化，并將其以物理模型的形式體現出來，從而便于后期依照工程特性對巖體進行力學模型的轉換。

評價巖體質量就是對巖體進行分類，是依照巖體質量的優劣對巖體劃分等級。目前已有的巖體分類方法多達數十種，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。而隨著計算機技術應用普及程度的提高，新興了一種智能化分類方法，對巖體質量進行評價定位，本文著重介紹了幾種巖體質量智能化分類方法，并簡要敘述了其優勢、缺點。

2.智能化分類方法

隨著國際市場開放性越來越強，世界各地的科技文化交融性不斷增強，這種融合進一步推進了科學技術水平的提升。除此之外，各個領域學科之間在某一工程項目中的交叉也進一步促進了學科之間的融合，加之計算機技術的飛速發展，數學理論的進步，基于灰色系統理論以及模糊數學等一系列數學分類方法相繼發展起來，并構成了不斷完善的巖體質量智能化分類體系。

2.1 可拓物元分析

利用形式化工具對矛盾方法以及規律進行定性定量研究的方式即可拓學，該方式在巖體質量分析分類中可以通過建立質量評定模型對樣品的綜合質量水平通過多指標參數進行反映。從本質上分析，該方式是利用可拓集合理論，實現事物描述的定性與定量轉換，將定性描述轉換為定量描述。

2.2 分形描述

若巖體巖性相對較好，那么巖體力學性質會受到巖體結構的直接影響，除此之外巖石材料對巖體力學也具有一定影響，但影響略小于巖體結構的影響。所以，研究分析巖體中的裂隙、節理等不連續面，對于水電基礎施工意義重大。巖體結構面網絡的分維值比較全面地反映了巖體的工程地質性質，也可反映巖體質量的差異特征。可以通過結構面網絡的分維、結構面跡長和隙寬的分維來表征巖體的質量優劣，從而對巖體進行分類。

2.3 巖體質量的模糊分類

對巖體工程以及巖體質量進行評定本身就具有一定的模糊性，而巖體質量受到外界和內部的各類因素影響也相對復雜，影響因素之間也相互影響，因此在巖體質量分析中若采用定性法則不確定性和隨意性相對較大。由于巖體質量的表征數據會隨著條件的改變而改變，這種變化具有連續性，因此確定性分析給出的絕對評定往往會將質量、性質相近的巖體劃分到不同級別中。模糊聚類法則不同，其評定巖體質量時以某種程度上巖體屬于哪一類，對巖體進行動態分類，因而更符合真實情況。

2.4 灰色聚類分析

無論哪一種影響因素，都無法準確地評價出巖體質量，雖然這些因素對巖體分類有所影響，但由于受到影響因素較多，因而巖體特性會表現出各類不確定性。這種多樣化信息表現便屬于灰色系統。依照灰色因素可以對巖體質量進行分類，通過分析不同灰色因素及其之間關聯性，可以準確分析巖體質量特性，對其進行準確分類。但應當注意，分析巖體質量時應當找到灰色系統量度，并對巖體灰色系統進行關聯性分析，從而依照量度的不同對巖體進行分類。

2.5 神經網絡分類方法

對巖體質量分類造成影響的因素相對較多，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，且不確定因素相對較多，因而很難采取統一的解析式將相關影響因素同分類結果之間的關系表現出來，因而這是一種典型的非線性關系。而神經網絡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定因素，并將其記憶下來，克服了單一判斷指標的缺陷，令經驗決策更加的科學合理，由定性決策轉為定量決策。現場實際應用中，只需要選取適當的樣本、參數，就可以得到相對較為準確的結果。并且一旦建立好模型后，可以在相關領域中快速便捷的應用，因而這種人工神經網絡系統在巖體分類中應用價值更大。

2.6 專家系統研究

專家系統在目前的工程地質勘察工作中發揮了巨大的作用，該系統集合了大量的專業知識以及專家的經驗，并以此為基礎利用計算機技術進行整合，將專家們在實踐中發現問題——判斷問題——解決問題的事實、規則總結下來。通過問答程序，讓用戶利用程序進行提問，由系統模擬人類專家解決問題，最后給出相應的解決方案。

這種方式在應用上更加的智能，并且隨著國際上對水電工程中巖體質量評價研究體系的完善，大量的經驗、成果被積累下來。因此若對巖體質量分析方法、知識理論進行總結，分為一般性知識和專家特殊知識、專家經驗，并歸總成為知識庫，利用計算機技術建立起專家系統，借助這一平臺成為對巖體質量分類研究中的通用模式。

結語

巖體分級研究作為新時期水電施工巖體研究的重要手段，融合了模糊數學理論和樹立統計理論，而并非單一的現象分析。雖然現有的方式都具有各自的優勢，但是仍舊存在一定弊端。巖體分級應當滿足簡單便捷的巖體分析要求，因此巖體分級研究還應當繼續予以完善。

參考文獻

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