本發(fā)明屬于巖體滲透性預(yù)測(cè)分析，具體涉及一種水電工程巖體滲透性預(yù)測(cè)分析方法。

背景技術(shù)：

1、水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)階段需要獲取大壩址、輸水隧洞、廠房部位、調(diào)壓室、豎井、交通隧道等建筑物部位地質(zhì)巖體的滲透性性能，從而獲取地下巖體透水性，為進(jìn)行后續(xù)防滲、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等設(shè)計(jì)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，需開展地質(zhì)勘探試驗(yàn)工作，獲得地質(zhì)巖體的滲透性性能。

2、地質(zhì)巖體的滲透性能受埋深、巖體裂隙結(jié)構(gòu)等多種因素影響，往往表現(xiàn)出顯著的各向異性和空間變異性特征，具有較大的不確定性，使得準(zhǔn)確地獲取滲透性能參數(shù)值存在一定的難度。目前，地質(zhì)勘測(cè)專業(yè)一般布置勘探鉆孔及壓水試驗(yàn)工作，計(jì)算統(tǒng)計(jì)巖體滲透性建議值。然而，受復(fù)雜地質(zhì)條件以及經(jīng)費(fèi)、工期的限制，壓水試驗(yàn)所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)可能存在分散性和不完整性，尤其深孔壓水試驗(yàn)完成工作存在合期履約風(fēng)險(xiǎn)，且當(dāng)前各類地下巖體滲透性一般只能結(jié)合規(guī)范建議值、專家經(jīng)驗(yàn)和部分壓水試驗(yàn)值，給出巖體滲透性建議值。因此，目前難以準(zhǔn)確完整的獲得地質(zhì)巖體滲透性性能參數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種水電工程巖體滲透性預(yù)測(cè)分析方法，可有效解決上述問題。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供一種水電工程巖體滲透性預(yù)測(cè)分析方法，包括以下步驟：

4、步驟s1，初步確定多種與巖體滲透系數(shù)k相關(guān)的巖體滲透性分析指標(biāo)；

5、步驟s2，對(duì)初步確定的各種巖體滲透性分析指標(biāo)和巖體滲透系數(shù)k進(jìn)行相關(guān)性分析，得到與巖體滲透系數(shù)k相關(guān)性超過閾值的四種巖體滲透性分析指標(biāo)，分別為：巖體埋深rd、巖芯質(zhì)量指標(biāo)rqd、巖芯結(jié)構(gòu)面密度特征fsd和巖體完整性指標(biāo)rid；

6、步驟s3，構(gòu)建多個(gè)訓(xùn)練樣本，并對(duì)各個(gè)訓(xùn)練樣本歸一化處理，得到歸一化后的多個(gè)訓(xùn)練樣本，形成訓(xùn)練樣本集合；

7、訓(xùn)練樣本集合中的每個(gè)訓(xùn)練樣本表示為s＝(x,y)；其中，x為巖體滲透性分析指標(biāo)向量，x＝(x1,x2,x3,x4)，x1,x2,x3,x4，分別代表巖體埋深rd、巖芯質(zhì)量指標(biāo)rqd、巖芯結(jié)構(gòu)面密度特征fsd和巖體完整性指標(biāo)rid的樣本值；y表示巖體滲透系數(shù)k的對(duì)應(yīng)值；

8、步驟s4，采用所述訓(xùn)練樣本集合，對(duì)預(yù)先構(gòu)建的滲透性預(yù)測(cè)分析模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的滲透性預(yù)測(cè)分析模型；

9、步驟s5，對(duì)于當(dāng)前需要進(jìn)行滲透性預(yù)測(cè)分析的巖體，獲取其需要插值計(jì)算的巖體埋深rd、巖芯質(zhì)量指標(biāo)rqd、巖芯結(jié)構(gòu)面密度特征fsd和巖體完整性指標(biāo)rid的實(shí)測(cè)值，輸入所述訓(xùn)練完成的滲透性預(yù)測(cè)分析模型，所述訓(xùn)練完成的滲透性預(yù)測(cè)分析模型輸出對(duì)應(yīng)的巖體滲透系數(shù)k的預(yù)測(cè)值。

10、優(yōu)選的，步驟s2中，對(duì)初步確定的各種巖體滲透性分析指標(biāo)和巖體滲透系數(shù)k進(jìn)行相關(guān)性分析，具體為：

11、步驟s2.1，將任意一個(gè)巖體滲透性分析指標(biāo)表示為c，獲取m個(gè)巖體滲透性分析指標(biāo)c的實(shí)測(cè)值，表示為：c1,c2,…,cm；獲取各個(gè)巖體滲透性分析指標(biāo)c的實(shí)測(cè)值所對(duì)應(yīng)的巖體滲透系數(shù)k，依次表示為：k1,k2,…,km；

12、對(duì)于巖體滲透性分析指標(biāo)c的實(shí)測(cè)值序列c1,c2,…,cm，各個(gè)巖體滲透性分析指標(biāo)c的實(shí)測(cè)值在該巖體滲透性分析指標(biāo)c的實(shí)測(cè)值序列中的降序序號(hào)分別表示為：q1,q2,…,qm；

13、對(duì)于巖體滲透系數(shù)k的序列k1,k2,…,km，各個(gè)巖體滲透系數(shù)k的值在該巖體滲透系數(shù)k的序列k1,k2,…,km中的降序序號(hào)分別表示為：p1,p2,…,pm；

14、計(jì)算序號(hào)q1和序號(hào)p1的差值，得到d1；

15、計(jì)算序號(hào)q2和序號(hào)p2的差值，得到d2；

16、依此類推

17、計(jì)算序號(hào)qm和序號(hào)pm的差值，得到dm；

18、步驟s2.2，采用下式，得到巖體滲透性分析指標(biāo)c和巖體滲透系數(shù)k之間的相關(guān)性系數(shù)rs:

19、

20、其中：k＝1,2,…,m；

21、步驟s2.3，判斷相關(guān)性系數(shù)rs是否大于閾值ε；如果大于，則選擇該巖體滲透性分析指標(biāo)c。

22、優(yōu)選的，步驟s2中，巖芯結(jié)構(gòu)面密度特征fsd的獲取方法為：

23、步驟s2-1，鉆孔進(jìn)尺深度為l；將巖芯結(jié)構(gòu)面傾角趨勢(shì)密度按傾角度數(shù)區(qū)間劃分為三段傾角區(qū)段，分別為：(0，30]、(30，60]、(60，90]；

24、步驟s2-2，統(tǒng)計(jì)各傾角區(qū)段內(nèi)的結(jié)構(gòu)面的數(shù)量，分別為：n0～30、n30～60和n60～90；

25、步驟s2-3，根據(jù)當(dāng)前分析的巖體巖性因素，分別設(shè)定各傾角區(qū)段對(duì)應(yīng)的權(quán)重，分別為：w1、w2和w3；

26、步驟s2-4，采用下式，得到巖芯結(jié)構(gòu)面密度特征fsd：

27、

28、由此獲得巖芯結(jié)構(gòu)面密度特征fsd的值。

29、優(yōu)選的，對(duì)于變質(zhì)巖，其權(quán)重分別為：w1＝0.1，w2＝0.3，w3＝0.6。

30、優(yōu)選的，步驟s4具體為：

31、步驟s4.1，構(gòu)建的滲透性預(yù)測(cè)分析模型為delm滲透性預(yù)測(cè)分析模型，包括1個(gè)輸入層、n層前后級(jí)聯(lián)的隱含層和1個(gè)輸出層；其中，輸入層具有4個(gè)神經(jīng)元，每層的隱含層具有4個(gè)神經(jīng)元，輸出層具有4個(gè)神經(jīng)元；

32、步驟s4.2，通過正交矩陣隨機(jī)產(chǎn)生得到輸入層的每個(gè)神經(jīng)元的權(quán)重；

33、步驟s4.3，對(duì)于任意一個(gè)訓(xùn)練樣本s＝(x,y)，x＝(x1,x2,x3,x4)，y表示巖體滲透系數(shù)k的對(duì)應(yīng)值，首先將x1,x2,x3,x4分別輸入到輸入層的4個(gè)神經(jīng)元，輸入層的各個(gè)神經(jīng)元通過權(quán)重計(jì)算，分別輸出x11,x21,x31,x41，形成矩陣x1＝(x11,x21,x31,x41)；

34、步驟s4.4，將矩陣x1＝(x11,x21,x31,x41)輸入到第1層的隱含層，并設(shè)定第1層的隱含層的輸出矩陣x2＝(x12,x22,x32,x42)與輸入矩陣x1相等，因此，通過下式，得到第2層的隱含層的權(quán)重向量β2：

35、

36、β2β2t＝i

37、其中：c為正則化參數(shù)；i為單位矩陣；

38、步驟s4.5，將矩陣x2＝(x12,x22,x32,x42)輸入到第2層的隱含層，采用下式，得到第2層的隱含層的輸出矩陣x3：

39、

40、β2β2t＝i

41、同時(shí)，確定第3層的隱含層的權(quán)重向量β3：

42、β3＝x3y

43、步驟s4.6，將矩陣x3和權(quán)重向量β3輸入到第3層的隱含層，采用與步驟s4.5相同的方式，得到第3層的隱含層的輸出矩陣x4以及第4層的隱含層的權(quán)重向量β4；依此類推，直到第n層隱含層輸出矩陣xn+1和權(quán)重向量βn+1；

44、步驟s4.7，將矩陣xn+1和權(quán)重向量βn+1輸入到輸出層，輸出層輸出最后的輸出向量y′；

45、步驟s4.8，通過比較輸出向量y′和巖體滲透系數(shù)k的標(biāo)志值，即y；如果二者小于閾值，則此時(shí)各層的權(quán)重向量，形成最終的訓(xùn)練完成的滲透性預(yù)測(cè)分析模型；如果不小于閾值，則以y′和y相等為目標(biāo)，采用最小二乘法求解，得到求解后的各層的權(quán)重向量，形成最終的訓(xùn)練完成的滲透性預(yù)測(cè)分析模型。

46、本發(fā)明提供的一種水電工程巖體滲透性預(yù)測(cè)分析方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

47、本發(fā)明提供一種水電工程巖體滲透性預(yù)測(cè)分析方法，尤其涉及抽水蓄能電站、常規(guī)水電站等鉆探下伏巖體滲透性預(yù)測(cè)分析方法，能夠準(zhǔn)確完整的預(yù)測(cè)分析出各類巖體的滲透性，有效提升水電工程設(shè)計(jì)參考價(jià)值。