第53卷第9期 2017年9月
·设计与研究
甘肃水利水电技术
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Vol.53,No.9 Sep-,2017
基于模糊聚类和主成分分析的坠落式危岩稳定性评价
孔伟，陈荣，翟俊莅，卢向涛
(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059)
摘要：为研究影响危岩稳定性各固素之间的相关性，利用模糊聚类和主成分分析法建立危岩稳定性影响固素分析模型。选用危岩高度、单位长度重量、结构面高度、结构面倾角、结构面内厚票角、孔隙水压力、结构面黏聚力8项指标作为评价因子，以危岩稳定性系数作为评价指标。将模期聚类和主成分分析运用到危岩稳定性评价中，不仅将影响图素按相关性分类，还建立了危稳定性系数回归方程，提高了分析的准确性。工程实例分析表明，分析模型、计算结果较传统平衡法偏小5%~8%
关键词：坠落式危岩；主成分分析；模糊聚类分析；稳定性评价
中图分类号：P642.21 1前言
文献标志码：A
文章编号：2095-0144(2017)09-0025-04
选择对危岩稳定性计算有控制性作用的因子，
危岩是指在陡崖上，由于岩体后部主控结构面的切割，在自重、裂隙水和地震力等荷载的作用下失稳的岩块-。危岩崩堤产重威着山区线状工程安全、城镇居民生命安全和矿山生产安全。因此，如何准确评价危岩稳定性至关重要。陈洪凯等运用断裂力学方法并结合危岩的断裂韧度建立了危岩稳定性计算方法。张硕4等针对坠落式危岩体极限状态特征，建立了坠落式危岩体稳定性可靠度指标计算方法。谢全敏等应用灰色系统理论并结合可靠性理论和时序分析方法对危岩稳定性综合评价。但这些研究没有考虑影响危岩稳定性因素之间的相关性和影响程度的不同，在实际工程中，不同的影响因素对危岩稳定性影响可能相近或者相同，可归为同一类。应该保留原来的信息，如果忽略重叠性，将对计算结果造成较大的误差。利用模糊聚类分析和主成分分析方法对危岩稳定性进行评价，建立评价危岩稳定性分析模型。考虑了影响因素之间的联系，并消除了共线性，为评价危岩稳定性提供理论依据。 2影响危岩稳定性的主要因素
影响危岩稳定性内在因素包括危岩岩性、岩体
强度、危岩高度、结构面高度、危岩重量、结构面倾项角、结构面内摩擦角、结构面黏聚力，外在因素有孔
限水压力、人类活动、地震作用等。收稿日期：2017-07-29
结合标准模糊量化，对评价模型简化，筛选出稳定性计算过程中应用的危岩高度、单位长度重量、结构面高度、结构面倾角、结构面内摩擦角、孔隙水压力、结构面黏聚力8项作为影响评价因子。
在危岩稳定性评价中，这8项影响因子属于随机变量，它们对危岩体的影响不是相对独立的，并且对危岩的影响作用效果也不同，随机变量之间的相关性和影响效果不同对危岩稳定性评价有着直接联系。模糊聚类和主成分分析法能将原来的数据变量综合成互相独立的因子变量，这样既能消除它们之
间的影响重叠的部分，又能保留变量信息。 3危岩稳定性评价模型
模糊聚类分析是依据客观事物间的特征、亲疏
程度和相似性，通过建立模棚相似关系对客观事物进行分类的数学方法。而主成分分析法是一种降维处理技术的数学变换方法，可以将多个原变量转换为少数新变量，这些新变量尽可能多地保留原来较多变量转换的信息！。主要步骤如下：
选取因子与数据
3.1
设样本空间X=(x1,x2"]，任个样品有m个指标表示评价影响因子，即x=(a,xa""%J，i=1,2.**n。
根据陈洪凯等在计算危岩稳定性系数，评价指
标稳定性系数与影响因子间表示为线性组合，因此
作者简介：孔伟（1991-），男，四川资阳人，硕士研究生，研究方向：地质灾害防治与预测，E-mail：691453415@qq.com。
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方方数据