模糊聚类法在岩体结构研究中的应用一以三河口水利枢纽工程为例.docx

设计与施工水利规划与设计2012年第6期

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模糊聚类法在岩体结构研究中的应用—以三河口水利枢纽工程为例

李鹏宋文博

(陕西省水利电力勘测设计研究院西安710001)

【摘要】通过对岩体结构面产状用模糊聚类方法和传统玫瑰花图方法分析对比，分析了模糊聚类法及传统方法的优缺点及适用范围。试验分析表明，两种方法对结构面产状分组结论不完全一致，且各自具有一定的适用范围。传统玫瑰花图法更多的反映构造作用及其他地质作用所造成的影响，而模糊聚类方法则可以较好地反映岩体结构面产状组合的影响，从而为坝肩岩体稳定分析提供依据。

【关键词】岩体力学模糊聚类玫瑰花图三河口

【中图分类号】TU452【文献标识码】B【文章编号】1672-2469(2012)06-0063-04

【DOI编码】10.3969/j.issn.1672-2469.2012.06.019

1引言

在岩体的力学和稳定性分析中，岩体结构面产状分析是极为重要的基础工作。岩体工程地质分类、岩体力学指标选取、岩体抗滑稳定分析、渗透系数计算等工作中，岩体结构面产状均是应考虑的因素。尤其在坝肩稳定性分析中，结构面产状更是影响岩体抗滑稳定的重要因素之一。传统的工程分析主要采用玫瑰花图、极点分布图和等密度图对其结构面分布规律进行分析。近年来有部分学者采用模糊聚类的方法对结构面产状分析进行了讨论。

本文拟以三河口水利枢纽工程中坝线为例，通过传统的玫瑰花图方法和模糊聚类方法对坝址区平硐岩体结构面产状分布规律进行讨论，以期讨论两种方法在结构面分析中的应用范围，为工程岩体质量研究提供依据。

2研究区概况

三河口水库坝址区位于佛坪县大河坝乡以北约3.8km的子午河峡谷段，属秦岭中段南麓中低山区。子午河在坝址区流向SW51°,拟建坝型为拱坝，坝肩岩体受力方向与河流走向大致平行。

研究区属于秦岭纬向构造体系中留坝一山阳

构造带略阳一宁陕断裂亚带，大致以大河坝、两河一带分为西段的略阳一洋县断裂带和东段的宁陕一南宽坪断裂带，由多条平行断裂组成，近东西向波状展布。断面多向北陡倾，挤压破碎带。透镜体发育，炭化片理化普遍。主干断裂旁侧派生构造发育，并指示主干断裂具有顺时针扭动特征。主要是燕山早期和中期归并改造早期生成的断裂而强烈活动的压扭性断裂带，表明区域主要应力方向为南北向。坝址区构造分布见图1。坝址区主要为西北一东南走向逆断层及褶皱，说明区域主要以东北一西南方向压扭性地应力为主。

Fi5

Fi5F2118

f22F19

f23

E20Fi?

IF11

F27

A五川岭

IF11略阳-洋县-宁陕-白塔断裂带；Fi1周至-余下断

裂：Fi5西岔河-两河口-狮子

坝断裂：Fie

裂；Fi7饶峰一麻柳坝-钟宝断裂：Fi8饶峰一石泉断裂

i8

F28

图1区域主要断裂分布略图

作者简介：李鹏(1985年一),男，助理工程师。

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3玫瑰花图法岩体结构面产状分组特点

通过对坝址区坝线不同高程、不同位置平硐结构面产状做玫瑰花图统计(见图2)。坝址区不同高程、不同位置平硐结构面产状分布呈一定规律：左坝肩，随着高程增加，最优势裂隙走向由与河流走向呈大角度相交，部分高程近垂直相交，到高高程段与河流走向小角度相交到近似

平行，且高高程区域裂隙基本走向除最优裂隙外，其他各方向也均有发育。这可能是由于地应力作用及作用时间不一所致，低高程老地层受地应力作用时间较长，高高程新地层受地应力作用时间较短。右坝肩，高程上与左坝肩大致规律相似，高高程区域裂隙基本走向除最优裂隙外，其他各方向也均有发育。

高程：619.12优势结构面：

1.45”～57(M/SE)∠80*~89*

2.65°~75”(M/SE)∠80°

89

其他方向分布优势程度相似

高程：601.01m

PD23优势结构面：

1.60”～85°(0W/SE)∠60°~80

其他方向分布优势程度相似

高程588.98优势结