本發(fā)明涉及工程勘察設計工程勘察設計
技術領域：
，具體是一種正態(tài)分布擬合巖體波速劃分巖體質量分級的方法。
背景技術：
：目前在劃分巖體質量分級方面，現(xiàn)有水利、電力、公路、鐵路等各行業(yè)勘察領域均無具體明確的算法，目前各行業(yè)規(guī)程、規(guī)范均采用巖體堅硬程度(堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖、極軟巖)與巖體完整程度(完整、較完整、較破碎、破碎、極破碎)列表對應方式來劃分巖體質量分級。實際工作中，巖體質量分級劃分一般根據(jù)實驗室?guī)r塊測試結果(抗壓強度，波速)、現(xiàn)場波速測試等數(shù)據(jù)再結合經驗值來劃分。存在的突出問題是計算方法不明確、摻雜個人經驗、分級標準值不準確、工區(qū)實際情況針對性不強等缺陷。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種更適用于工程勘察設計的較準確、更具針對性的巖體質量分級計算方法，即只根據(jù)工區(qū)巖體波速值，再利用統(tǒng)計學中正態(tài)分布概率密度函數(shù)來進行劃分巖體質量分級劃分。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種正態(tài)分布擬合巖體波速劃分巖體質量分級的方法，包括如下步驟：步驟一、將實測的巖體波速數(shù)據(jù)按從小到大排序，并統(tǒng)計各波速數(shù)據(jù)的個數(shù)，將波速數(shù)據(jù)概率歸一化：上式中：n代表排序統(tǒng)計后不同巖體波速值的數(shù)量；Vpi代表第i個巖體波速值；Ni代表第i個巖體波速值的個數(shù)；S代表波速數(shù)據(jù)曲線與坐標橫軸間面積；Di代表概率歸一化后波速數(shù)據(jù)的概率密度；步驟二、利用最小二乘法下正態(tài)分布概率密度函數(shù)(根據(jù)實際情確定正態(tài)分布概率密度函數(shù)個數(shù)，同一工區(qū)，同一巖性的情況下用1至2個正態(tài)分布概率密度函數(shù)，復雜情況下可用3個以上正態(tài)分布概率密度函數(shù))擬合概率歸一化后的波速數(shù)據(jù)，得到巖體波速數(shù)據(jù)模型函數(shù)：上式中：n代表正態(tài)分布概率密度函數(shù)數(shù)量；λi代表第i個正態(tài)分布概率密度函數(shù)權重，λi≥0且∑λi＝1；μi代表第i個正態(tài)分布概率密度函數(shù)中期望值；σi代表第i個正態(tài)分布概率密度函數(shù)中標準差；步驟三、利用正態(tài)分布概率密度函數(shù)f(x,μ,σ)曲線在x＝μ±σ處為拐點的特性，在巖體波速數(shù)據(jù)模型函數(shù)F(x)中以x＝μi±σi作為巖體分級標準值，利用巖體波速數(shù)據(jù)模型函數(shù)F(x)中期望值、標準差進行巖體分級。分級基本原則為，當波速適合單條正態(tài)分布概率密度函數(shù)曲線擬合時，以波速大于μ+σ值劃分為第一級；以波速大于μ-σ且小于μ+σ值劃分為第二級；以波速小于μ-σ值劃分為第三級。當波速適合兩條正態(tài)分布概率密度函數(shù)曲線擬合時，在兩條曲線相鄰拐點處取平均值作為分界值，其他不變。進一步的，步驟三中分級基本原則為：當波速適合單條正態(tài)分布概率密度函數(shù)曲線擬合時，以波速大于μ+σ值劃分為第一級；以波速大于μ-σ且小于μ+σ值劃分為第二級；以波速小于μ-σ值劃分為第三級。進一步的，步驟二之前還包括對波速數(shù)據(jù)應進行預處理步驟，剔除明顯的孤立異常值后，再進行正態(tài)分布概率密度函數(shù)擬合。進一步的，步驟二中進行擬合的正態(tài)分布概率密度函數(shù)數(shù)量視巖體波速統(tǒng)計曲線形態(tài)中波峰數(shù)確定。本發(fā)明的優(yōu)點是：1.只需要巖體的波速值即可劃分巖體分級，不需要其他巖體測試參數(shù)，從而減少工地現(xiàn)場試驗工作量，可顯著提高工效。2.本方法建立在數(shù)理統(tǒng)計基礎上，參與計算的巖體波速值越多，結果越能真實放映工區(qū)巖體實際情況。本發(fā)明可隨著參與計算的巖體波速值的增多，及時修正。3.引入權重λi可以降低模型函數(shù)中各正態(tài)分布概率密度函數(shù)中的期望值μi和標準差σi互相影響，如當波速測試數(shù)據(jù)大部分集中低波速區(qū)或高波速區(qū)時，所擬合的模型F(x)函數(shù)會主要體現(xiàn)在在權重λi的變化，而期望值μi和標準差σi則變化很小，保持擬合結果的準確性。4.實用簡便，計算迅速，易于推廣普及。經過多個工區(qū)進行的實際應用，結果證明本發(fā)明在技術上是可行的，與傳統(tǒng)分級方法相對比，其計算差異不大于5％，且更能體現(xiàn)出工區(qū)巖體的實際情況。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例中實測的巖體波速值統(tǒng)計圖；圖2是本發(fā)明實施例中正態(tài)分布概率密度曲線擬合巖體波速概率密度曲線圖；圖3是本發(fā)明實施例中正態(tài)分布擬合巖體質量分級示意圖；圖4是本發(fā)明正態(tài)分布擬合巖體分級與常規(guī)巖體分級對比圖，其中圖4(a)為常規(guī)巖體分級，圖4(b)為正態(tài)分布擬合巖體分級。具體實施方式下面將結合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述。本發(fā)明提供一種正態(tài)分布擬合巖體波速劃分巖體質量分級的方法，包括如下步驟：步驟一、將實測的巖體波速數(shù)據(jù)按從小到大排序，并統(tǒng)計各波速數(shù)據(jù)的個數(shù)，如表1所示，并繪制巖體波速值統(tǒng)計圖，見圖1。表1巖體波速值統(tǒng)計表波速(m/s)250025302660273027702810285028902940298030303070數(shù)量(個)111145673131127波速(m/s)312031703220327033303380344035003570363037003770數(shù)量(個)234338558586123169188236223272波速(m/s)384039204000408041604250434044404540465047604870數(shù)量(個)257251195264270269275299330404379429波速(m/s)500051205260540055505710數(shù)量(個)3982551103821將波速數(shù)據(jù)概率歸一化：即利用歸一化公式，將巖體波速值與坐標橫軸間面積歸為1，繪制巖體波速值概率密度曲線(巖體波速值概率密度曲線與巖體波速值統(tǒng)計曲線形態(tài)相似，為倍數(shù)關系)。上式中：n代表排序統(tǒng)計后不同巖體波速值的數(shù)量；Vpi代表第i個巖體波速值；Ni代表第i個巖體波速值的個數(shù)；S代表波速數(shù)據(jù)曲線與坐標橫軸間面積；Di代表概率歸一化后波速數(shù)據(jù)的概率密度；步驟二、利用最小二乘法下正態(tài)分布概率密度函數(shù)(根據(jù)實際情況確定正態(tài)分布概率密度函數(shù)個數(shù)，同一工區(qū)，同一巖性的情況下用1至2個正態(tài)分布概率密度函數(shù)，復雜情況下可用3個以上正態(tài)分布概率密度函數(shù))擬合概率歸一化后的波速數(shù)據(jù)，得到巖體波速數(shù)據(jù)模型函數(shù)F(x)及各項參數(shù)(λi、μi、σi)：上式中：n代表正態(tài)分布概率密度函數(shù)數(shù)量；λi代表第i個正態(tài)分布概率密度函數(shù)權重，λi≥0且∑λi＝1；μi代表第i個正態(tài)分布概率密度函數(shù)中期望值；σi代表第i個正態(tài)分布概率密度函數(shù)中標準差；在執(zhí)行步驟二之前還可對波速數(shù)據(jù)應進行預處理步驟，剔除明顯的孤立異常值后，再進行正態(tài)分布概率密度函數(shù)擬合。利用正態(tài)分布概率密度函數(shù)基于最小二乘法擬合巖體波速值概率密度曲線如圖2所示，其中一個實施例中，巖體波速數(shù)據(jù)模型函數(shù)為：F(x)＝0.46·f(x，3920，390)+(1-0.46)·f(x，4820，290)步驟三、利用正態(tài)分布概率密度函數(shù)f(x,μ,σ)曲線在x＝μ±σ處為拐點的特性，在巖體波速數(shù)據(jù)模型函數(shù)F(x)中以x＝μi±σi作為巖體分級標準值，利用巖體波速數(shù)據(jù)模型函數(shù)F(x)中期望值、標準差進行巖體分級。分級基本原則為，當波速適合單條正態(tài)分布概率密度函數(shù)曲線擬合時，以波速大于μ+σ值劃分為第一級；以波速大于μ-σ且小于μ+σ值劃分為第二級；以波速小于μ-σ值劃分為第三級，如圖3所示。當波速適合兩條正態(tài)分布概率密度函數(shù)曲線擬合時，在兩條曲線相鄰拐點處取平均值作為分界值，其他不變。本方法分級與常規(guī)方法分級對比見圖4及表2。表2巖體分級標準對比表以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本
技術領域：
的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。當前第1頁1 2 3