【摘要】：隨著我國水電工程的發(fā)展,越來越多的水電工程建設在地質條件復雜區(qū)域。地質構造對巖體穩(wěn)定性、滲透性有很大影響,在水電工程建設中必須詳細勘察研究。由于地質構造自身的不確定性、地質勘測技術的限制和現(xiàn)階段人類認知的局限性,因此地質構造存在廣泛的不確定性;這直接影響了地質模型的準確性和設計方案的制定,進而影響工程施工進度、成本和質量。因此,運用不確定性理論對地質構造的位置、屬性分類和空間關系進行分析,并建立準確的地質構造模型是水電工程地質構造分析研究的關鍵問題之一。本文就上述問題展開深入的研究分析,并取得了以下研究成果:1、針對水電工程地質構造不確定性強的突出問題,提出了基于不確定性分析的水電工程地質構造建模理論框架和數(shù)學模型。首先分析了水電工程地質構造建模中的不確定性因素;在此基礎上,提出了基于不確定性分析的水電工程地質構造建�？蚣芎蛿�(shù)學模型;對水電工程地質構造建模中的不確定性問題進行分解,提出了水電工程地質構造數(shù)據(jù)不確定性分析的數(shù)學模型、大尺度地質構造三維建模的數(shù)學模型和裂隙網絡三維模擬的數(shù)學模型,為水電工程地質構造不確定性分析與建模的實現(xiàn)提供理論基礎。2、對水電工程地質構造建模數(shù)據(jù)中的不確定性問題進行分類研究,提出了水電工程地質構造位置、屬性分類與空間關系不確定性分析方法。地質構造位置、屬性與空間關系是水電工程地質構造建模的基礎數(shù)據(jù),同時也存在多種不確定性,直接影響了地質構造模型的準確性,因此需要對水電工程地質構造位置、屬性與空間關系中的不確定性進行深入分析。在水電工程地質構造位置不確定性分析方面:針對目前水電工程地質剖面繪制中以一系列折線來逼近曲線,忽略了線元中間點誤差的問題,提出了利用點元誤差橢圓模型、線元誤差帶模型來描述地質構造位置不確定性的方法;在此基礎上采用三次樣條曲線擬合地質構造點元數(shù)據(jù),通過與隨機折線誤差帶對比,證明三次樣條曲線在擬合地質分界點時引起的地層位置誤差小。在水電工程地質構造屬性分類不確定性分析方面:針對目前屬性分類方法難以計算屬性權重并且無法評價分類精度的問題,提出了利用粗糙集和條件熵計算各分類指標屬性權重的屬性分類方法,能夠避免主觀性,合理計算屬性指標的權重;提出了基于誤差矩陣的屬性分類精度評價方法,運用用戶精度、生產者精度、錯分誤差、漏分誤差、Kappa系數(shù)等指標全面評價分類精度。在水電工程地質構造空間關系不確定性分析方面:針對目前缺乏對地質構造對象的空間關系描述且三維空間關系描述能力不足的問題,提出了地質構造空間關系統(tǒng)一表達模型,分別采用區(qū)域連接演算(Region connection calculus,RCC)理論、3D27方向關系模型、擴展的歐式距離對地質構造的拓撲關系、方向關系、距離關系進行表達。3、針對水電工程大尺度地質構造的數(shù)據(jù)離散性、不均勻性和幾何形態(tài)復雜性等不確定性問題,提出了基于T-splines的三維地質構造精細建模方法。目前的研究難以對工程重點區(qū)域進行細分建模,且刻畫地質構造復雜幾何形態(tài)的能力不足。在NURBS(Non-Uniform Rational B-Splines)建模的基礎上,提出了新的三維地質建模數(shù)據(jù)結構T-splines NURBS BREP和大尺度地質構造精細建模方法。該方法具有以下三個優(yōu)點:(1)繼承了NURBS使用參數(shù)解析形式表達地質體表面的精確性,可以對地質離散數(shù)據(jù)進行較好地擬合;(2)Tsplines具備局部加細特性,能夠對工程重點區(qū)域進行局部細分建模,并能建立具有分形復雜性的地質構造;(3)T-splines細分曲面具有表現(xiàn)任意拓撲結構的靈活性,有能力構造高虧格的復雜地質構造模型�；赥-splines的三維地質構造精細建模方法提高了大尺度地質構造建模精度和刻畫復雜地質構造的能力,為水電工程地質建模與分析提供有力的技術手段。4、針對水電工程巖體裂隙數(shù)據(jù)不完整、幾何形態(tài)不確定、分布隨機等不確定性問題,提出了基于LHS的巖體三維裂隙網絡模擬方法。目前的研究忽略了揭露面以下數(shù)據(jù)對模擬結果的影響,且多采用蒙特卡洛方法(Monte Carlo,MC)進行模擬,計算效率低,易出現(xiàn)樣本坍塌,本研究提出了基于拉丁超立方(Latin Hypercube Sampling,LHS)的巖體裂隙網絡隨機模擬方法。通過鉆孔攝像資料對揭露面裂隙數(shù)據(jù)進行有效補充與校正,在此基礎上對裂隙位置、大小、數(shù)量和產狀等參數(shù)進行統(tǒng)計分析,采用LHS方法對裂隙參數(shù)進行隨機模擬,最終通過VisualGeo軟件建立巖體裂隙三維網絡模型。利用LHS抽樣法獲得的隨機樣本對分布的擬合程度比MC方法更好,空間填充性好,可以為水電工程基礎穩(wěn)定分析提供準確的三維裂隙網絡模型。以我國西南某水電站為例,將本文提出的基于不確定性分析的地質構造建模理論與方法進行了應用研究。實踐表明,本文提出的理論與方法能夠對地質構造數(shù)據(jù)的不確定性進行合理分析,而且實現(xiàn)了對地形體、覆蓋層體、透鏡體幾何復雜性與拓撲復雜性的精確刻畫,建立了準確的巖體三維裂隙網絡模型,為水電工程地質構造分析提供了準確的模型基礎和決策依據(jù)。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV221.2

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;2001年四川省水利水電工程地質學術研討會在都江堰市召開[J];四川水力發(fā)電;2001年04期

2 左重輝;;水利水電工程地質若干問題探討[J];湖南水利水電;2010年01期

3 ;歡迎訂閱《水利水電工程地質論文集》[J];水利水電工程設計;2010年01期

4 馬艷民;;關于水利水電工程地質存在問題的思考[J];中華民居;2012年02期

5 高堯基;水利水電工程地質情報網全網會議[J];水力發(fā)電;1984年08期

6 ;水利水電工程地質情報網召開三北地區(qū)學術交流會[J];水力發(fā)電;1985年12期

7 胡子同,沈德芳;全國水利水電工程地質情報網將開召第二屆網員大會及學術交流會議[J];水力發(fā)電;1987年06期

8 徐鳳芝;;全國水利水電工程地質情報網召開第二屆網員大會[J];人民長江;1988年01期

9 李燕輝;;西南片區(qū)水利水電工程地質學術交流會在貴陽舉行[J];水電站設計;1989年03期

10 胡克;;全國水利水電工程地質情報網學術會議簡訊[J];勘察科學技術;1989年03期

相關會議論文 前7條

1 吳勇;王昆;劉堅;;3S技術在水電工程地質災害調查中的應用[A];中國水力發(fā)電工程學會地質及勘探專業(yè)委員會中國水利電力物探科技信息網2012年學術年會論文集[C];2012年

2 余波;陳占恒;;水電工程地質災害調查中的遙感技術應用[A];貴州省科學技術優(yōu)秀學術論文集（2004年度）[C];2004年

3 余波;陳占恒;;水電工程地質災害調查中的遙感技術應用[A];紀念貴州省水力發(fā)電工程學會成立20周年論文選集[C];2005年

4 袁建新;朱建業(yè);;水電工程地質勘察技術回顧與成就[A];中國水電100年（1910-2010）[C];2010年

5 余劍峰;張少濟;繆正建;佟大威;;三維地質建模與分析在水電站中的應用[A];2012年云南電力技術論壇論文集[C];2012年

6 余劍峰;張少濟;繆正建;佟大威;;三維地質建模與分析在水電站中的應用[A];2012年云南電力技術論壇論文集（文摘部分）[C];2012年

7 賈海波;單治鋼;陳長河;;數(shù)碼照相三維地質快速編錄系統(tǒng)的應用研究[A];中國水力發(fā)電工程學會第四屆地質及勘探專業(yè)委員會第二次學術交流會論文集[C];2010年

相關博士學位論文 前2條

1 岳攀;基于不確定性分析的水電工程地質構造建模理論與方法研究[D];天津大學;2016年

2 李明超;大型水利水電工程地質信息三維建模與分析研究[D];天津大學;2006年

相關碩士學位論文 前2條

1 梁昌玉;水電工程地質體三維建模及其可視化研究[D];蘭州大學;2010年

2 許文龍;水利水電工程地質數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及數(shù)值計算前處理研究[D];中南大學;2014年

，

本文編號：2140786