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《吉林大学》 2013年
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基于系统聚类分析的公路隧道围岩分级方法研究

闫明  
【摘要】:随着我国经济的蓬勃发展,公路交通建设获得了长足的进步,其中公路隧道工程作为其不可或缺的部分也出现了较快的增长。在进行公路隧道建设时,首先就要对工程岩体的质量做出判断,常采用的评价手段是隧道围岩分级方法。国内外先后产生了多种分级方法,它们从不同角度对围岩进行了等级划分。现行国标中推荐使用的是依据岩体基本质量指标BQ值进行分级的方法,它通过两步法将岩体分为五个级别,其中I级围岩最好,V级围岩最差。 在实际应用中由于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三个级别的跨度较大,使其对围岩质量的判断太过笼统,从而导致划归为同一级别岩体的性质相差较大。而使用的施工方法和设计理论是依据级别制定的,所以并不能有效的针对个别岩段的特性进行相应的选择。因此需要对以上三个级别的岩体进行更加详细的描述,也即对围岩级别进行细化,进而提高施工和设计方法的针对性。 本文利用系统聚类分析方法对上述三个围岩级别进行了亚级的划分,以突显工程岩体的主要工程地质性质。系统聚类分析是一种多元分析方法,它直接比较各事物之间的性质,并将性质相近的归为一类,而将性质相差较大的归入不同的类。若将不同工程岩段定义为不同的样本,则通过系统聚类分析将会使工程性质相似的岩段划归为一类,而工程性质不同的岩段归为不同的类。为了实现岩段的样本化,就需要选择能够描述其工程地质特性的指标,本文选用岩石单轴饱和抗压强度Rc、岩体完整性系数Kv以及地下水的单位涌水量作为样本指标,同时也是亚级分级指标。 在进行系统聚类分析时首先要选定样本间距和类间距的计算方法,通过分析和比选,最终确定欧氏距离为样本间距计算方法,而最远距离法成为类间距离计算方法。通过对工程实例中所提供的13组样本进行系统聚类,并根据标记样本对聚类结果进行分析,最终得到三个具有主导因素的大类和进一步划分出的五个具有次主导因素的小类。将聚类结果与BQ分级结果进行综合得到了18个亚级,在完成对样本亚级的划分后,相应的给出了一些改善施工和设计方法针对性的措施和建议。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:U452.12

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【参考文献】
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