基于HDBSCAN算法的岩体结构面产状识别及分组方法

王述红, 魏 崴, 陈 浩, 尹 宏

(东北大学 资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 110819)

岩体是一种整体表现出不连续、非均质及各向异性等特征的复杂地质结构,主要由岩块和结构面两部分组成.一般认为,岩块由以节理、断层、软弱夹层为主要形式的结构面切割形成,内部物质相对连续密实,大多数情况下不会发生破坏;而结构面作为岩体内部力学属性最薄弱的地质界面,其空间姿态、尺寸、分布情况等因素在很大程度上决定了岩体的力学性质和稳定性状态[1].

现阶段,实际工程中常用赤平投影法[2]等方法对岩体稳定性进行初步评估,结构面的倾向、倾角等产状信息决定了投影线在赤平面上的位置和组合关系,对判断可能失稳岩体的滑动形式、规模、形态等产生直接影响.主流的岩体稳定性模拟方法诸如离散元法[3](DEM)、数值流形方法[4](NMM)、非连续变形分析[5](DDA)等,为了更好地模拟工程岩体由于受到非连续界面的切割而表现出的不连续、非均质及各向异性等力学特征,往往需在建模过程中对岩体结构面进行精细表征.一些块体稳定性分析软件例如GeoSMA-3D[6-7]、KBTA[8-9]等同样需要准确的结构面产状信息来进行地质统计分析,以期获得更加真实的结构面随机分布规律和统计函数,在此基础上进一步通过计算机模拟技术生成确定和随机结构面的裂隙网络.因此,如何准确、快速、高效地获取结构面产状信息,是开展岩体稳定性分析工作亟待解决的首要问题.

传统上……