水电施工中岩体质量智能化分类方法研究

冯涛

摘 要：智能化岩体质量分类可以为水电施工提供良好的基础保障，是现代水电施工岩体研究的新趋势。本文主要针对新兴的几种智能化分类方法进行了论述，并总结了我国水电施工在未来的岩体质量研究发展方向。

关键词：水电施工；岩体质量；分类；方法

中图分类号：TV642 文献标识码：A

1.概述

水电施工中，工程项目的稳定性直接受到基础质量好坏的影响，而岩体质量是决定工程项目基础质量的关键。因此准确评价判断岩体质量，并对其进行分类可以准确地反映出岩体的性能、影响度，而利用类型级别法可以直观的体现岩体对工程项目稳定性的影响，工程设计人员也可以通过被量化的数据了解岩体质量，以此设计出符合实际需求的工程施工方案。因此水电施工中，岩体质量分级作为岩体工程地质评价工作的重点内容，对工程的整体施工影响深远。通过质量分级，可以对复杂的地质现象进行简化，并将其以物理模型的形式体现出来，从而便于后期依照工程特性对岩体进行力学模型的转换。

评价岩体质量就是對岩体进行分类，是依照岩体质量的优劣对岩体划分等级。目前已有的岩体分类方法多达数十种，有一般分类法、专门分类法，有定量分类法也有定性分类法，有单一分类法，也有综合分类法。但是就目前使用较为广泛的分析方法主要有定性分类、定量分类以及综合分类。而随着计算机技术应用普及程度的提高，新兴了一种智能化分类方法，对岩体质量进行评价定位，本文着重介绍了几种岩体质量智能化分类方法，并简要叙述了其优势、缺点。

2.智能化分类方法

随着国际市场开放性越来越强，世界各地的科技文化交融性不断增强，这种融合进一步推进了科学技术水平的提升。除此之外，各个领域学科之间在某一工程项目中的交叉也进一步促进了学科之间的融合，加之计算机技术的飞速发展，数学理论的进步，基于灰色系统理论以及模糊数学等一系列数学分类方法相继发展起来，并构成了不断完善的岩体质量智能化分类体系。

2.1 可拓物元分析

利用形式化工具对矛盾方法以及规律进行定性定量研究的方式即可拓学，该方式在岩体质量分析分类中可以通过建立质量评定模型对样品的综合质量水平通过多指标参数进行反映。从本质上分析，该方式是利用可拓集合理论，实现事物描述的定性与定量转换，将定性描述转换为定量描述。

2.2 分形描述

若岩体岩性相对较好，那么岩体力学性质会受到岩体结构的直接影响，除此之外岩石材料对岩体力学也具有一定影响，但影响略小于岩体结构的影响。所以，研究分析岩体中的裂隙、节理等不连续面，对于水电基础施工意义重大。岩体结构面网络的分维值比较全面地反映了岩体的工程地质性质，也可反映岩体质量的差异特征。可以通过结构面网络的分维、结构面迹长和隙宽的分维来表征岩体的质量优劣，从而对岩体进行分类。

2.3 岩体质量的模糊分类

对岩体工程以及岩体质量进行评定本身就具有一定的模糊性，而岩体质量受到外界和内部的各类因素影响也相对复杂，影响因素之间也相互影响，因此在岩体质量分析中若采用定性法则不确定性和随意性相对较大。由于岩体质量的表征数据会随着条件的改变而改变，这种变化具有连续性，因此确定性分析给出的绝对评定往往会将质量、性质相近的岩体划分到不同级别中。模糊聚类法则不同，其评定岩体质量时以某种程度上岩体属于哪一类，对岩体进行动态分类，因而更符合真实情况。

2.4 灰色聚类分析

无论哪一种影响因素，都无法准确地评价出岩体质量，虽然这些因素对岩体分类有所影响，但由于受到影响因素较多，因而岩体特性会表现出各类不确定性。这种多样化信息表现便属于灰色系统。依照灰色因素可以对岩体质量进行分类，通过分析不同灰色因素及其之间关联性，可以准确分析岩体质量特性，对其进行准确分类。但应当注意，分析岩体质量时应当找到灰色系统量度，并对岩体灰色系统进行关联性分析，从而依照量度的不同对岩体进行分类。

2.5 神经网络分类方法

对岩体质量分类造成影响的因素相对较多，有些因素为定量因素有些则为定性因素。由于影响因素种类繁杂，且不确定因素相对较多，因而很难采取统一的解析式将相关影响因素同分类结果之间的关系表现出来，因而这是一种典型的非线性关系。而神经网络具有的映射功能便具有高度非线性，利用该种分类方法可以有效归纳影响岩体稳定因素，并将其记忆下来，克服了单一判断指标的缺陷，令经验决策更加的科学合理，由定性决策转为定量决策。现场实际应用中，只需要选取适当的样本、参数，就可以得到相对较为准确的结果。并且一旦建立好模型后，可以在相关领域中快速便捷的应用，因而这种人工神经网络系统在岩体分类中应用价值更大。

2.6 专家系统研究

专家系统在目前的工程地质勘察工作中发挥了巨大的作用，该系统集合了大量的专业知识以及专家的经验，并以此为基础利用计算机技术进行整合，将专家们在实践中发现问题——判断问题——解决问题的事实、规则总结下来。通过问答程序，让用户利用程序进行提问，由系统模拟人类专家解决问题，最后给出相应的解决方案。

这种方式在应用上更加的智能，并且随着国际上对水电工程中岩体质量评价研究体系的完善，大量的经验、成果被积累下来。因此若对岩体质量分析方法、知识理论进行总结，分为一般性知识和专家特殊知识、专家经验，并归总成为知识库，利用计算机技术建立起专家系统，借助这一平台成为对岩体质量分类研究中的通用模式。

结语

岩体分级研究作为新时期水电施工岩体研究的重要手段，融合了模糊数学理论和树立统计理论，而并非单一的现象分析。虽然现有的方式都具有各自的优势，但是仍旧存在一定弊端。岩体分级应当满足简单便捷的岩体分析要求，因此岩体分级研究还应当继续予以完善。

参考文献

[1]丁向东，吴继敏，顾俊.水利工程岩体质量分类方法综述[J].水电能源科学，2006（4）：44-49.

[2]原国红，陈剑平，马琳.可拓评判方法在岩体质量分类中的应用[J].岩石力学与工程学报，2005，24（9）：1539-1544.