[发明专利]一种对结构面产状进行分组的方法

说明书

本发明公开了一种对结构面产状进行分组的方法，步骤为：根据所要区分的组数，确定初始聚类中心；计算样本中各点与初始聚类中心的距离；将与初始聚类中心距离最小的各点归入到一组，对样本进行初次分组；计算各组的重心作为新的聚类中心，再次进行分组；不断重复步骤二至四，直到分组结果趋于稳定。本发明应用改进后的动态聚类法进行结构面产状分组，克服了一般动态聚类法对于近直立产状的结构面分组不准的缺点，本发明的方法弥补了极点图、等密度图等分析方法的不足，可以量化地给出结构面的优势产状，本发明的方法还弥补了一般方法无法定量、准确分组等缺点，并且使得该方法下的分组结果与结构面产状的等密度图相吻合。

技术领域

本发明属于岩体测量的技术领域，尤其涉及一种对结构面产状进行分组的方法。

背景技术

在漫长的地质形成过程中，岩体内部发育有产状不一、形态各异的结构面。由于结构面的存在，导致岩体体现出明显的不均匀性、各向异性和不连续性。结构面产状分布具有一定的规律性。岩体中的结构面一般沿着几个主要方向发育，发育方向相同或相近的结构面可以分为一组。根据产状对岩体内结构面进行分组，是研究结构面成因、模拟岩体三维网络、分析渗流水力路径等工作的基础。因此结构面的定量、准确分组对工程发展以及研究地质研究极为重要。

以往结构面分组最常用的方法是利用等密图进行分组，具体步骤为：

1、将结构面产状转换为结构面极向量，其中极向量是指结构面法线(方向向下)的方向，由极走向和极倾伏角表示。

2、将各结构面极向量点在表示在等角度投影网中，绘制线段连接投影网中点与结构面极向量点，线段与正北的夹角为极倾伏角，线段的长度表示极走向。

3、在等角度投影图上，根据结构面分布的密集程度，将结构面划分为不同组别。

传统方法利用等角度图进行分组简洁直观，但是存在以下几个缺点：

1)容易导致部分结构面在分组中被遗漏，没有分到任何一组，从而影响后续的计算。

2)当极向量分布较为分散的时候，密集区不明显，不能较好的进行分类。

3)对于处于两个密集区中间的结构面，没有定量的分组依据，全凭主观判断。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种对结构面产状进行分组的方法，弥补了一般方法无法定量、准确分组等缺点，使得分组结果与结构面产状的等密度图相吻合。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种对结构面产状进行分组的方法，包括以下步骤：

S1：根据所要区分的组数，确定初始聚类中心；

S2：计算样本中各点与初始聚类中心的距离；

S3：将与初始聚类中心距离最小的各点归入到一组，对样本进行初次分组；

S4：计算各组的重心作为新的聚类中心，再次进行分组；

S5：不断重复步骤S2至S4，直到分组结果趋于稳定。

优选的，进行分组时的距离用分组距离表示：

采用结构面法向量间的夹角θ’来表示结构面平面间的夹角θ，θ和θ’之间的转化关系如式(1)所示：

由式(1)绘制θ和sinθ’关于θ’的函数曲线图，由函数曲线图可知θ与sinθ’变化趋势相同，即：

sinθ’越大，结构面平面间的夹角θ越大，选取sinθ’代替表示分组距离，表征结构面间的差异性。