本文關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)挖掘 異常點(diǎn) 地質(zhì)異常體 物探解釋 物性分級　出處：《長江大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：云南省是我國嚴(yán)重缺水的省份之一。滇中引水工程對緩解云南缺水狀況,對國計民生有著重要的意義。在地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的山體中開鑿輸水隧洞是引水工程的重要組成部分,正確評價巖體質(zhì)量及特性,準(zhǔn)確及時的判斷分析出地質(zhì)異常體的位置,不僅能降低施工成本,而且對指導(dǎo)隧洞安全施工具有重要意義。對于位于高山區(qū)域,埋深大的隧洞,常規(guī)鉆探、化探的方法難以適用,僅能通過物探手段獲取一些信息。針對物探手段獲取的視電阻率數(shù)據(jù),常規(guī)物探解釋成果往往比較粗略,本文采用多種數(shù)據(jù)挖掘方法,從視電阻率數(shù)據(jù)中獲得更加豐富、精細(xì)化的信息,將有助于引水工程的地質(zhì)勘探工作。當(dāng)巖石含金屬礦物、炭質(zhì)和粘土等良導(dǎo)性礦物時,礦物成分對電阻率的影響明顯。一般情況下,巖石電阻率的主要影響因素為巖石的孔隙度、含水性及水的礦化度。對于覆蓋層、斷層、破碎帶以及溶蝕區(qū)域等地質(zhì)異常體,與周圍的巖石相比,他們在物性特征上會有所反映,即視電阻率會出現(xiàn)低阻變化,特別是在地表水(地下水)的交互作用下,表現(xiàn)為低阻特征。本研究在視電阻率反應(yīng)巖體物性的基礎(chǔ)上,旨在找出一種適當(dāng)?shù)姆椒z測視電阻率異常的分界點(diǎn),同時對視電阻率數(shù)據(jù)利用圖像處理方法進(jìn)行有效的可視化表達(dá),使其能夠較為直觀的顯示出數(shù)據(jù)的高低變化特征,然后將二者結(jié)合來劃分覆蓋層,分析發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常體,對隧道圍巖進(jìn)行物性分級。本研究過程中采用多種數(shù)據(jù)挖掘的研究方法和手段,包括嘗試結(jié)合鉆孔數(shù)據(jù)采用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的方法找出巖性與視電阻率之間的關(guān)系,從而進(jìn)行巖性劃分；利用改進(jìn)后的極值方差分層法檢測視電阻率數(shù)據(jù)中的異常分界點(diǎn)；利用活度分層法檢測視電阻率數(shù)據(jù)中的異常分界點(diǎn)；利用小波變換奇異性檢測理論檢測出視電阻率數(shù)據(jù)的異常,分析剖面上的地質(zhì)體異常分布等。江蘇宜興油車水庫在江蘇省宜興市湖父鎮(zhèn)的油車村和陽羨茶場之間,采用高密度電法獲得視電阻率資料,其報告中對部分地區(qū)勘探結(jié)果有明確說明,方便研究結(jié)果的對比和方法的有效性評價。因此,本研究選擇此處數(shù)據(jù)作為比選模型方法的實驗數(shù)據(jù),經(jīng)過比較篩選,最終選定了一套基于小波變換和圖像處理相結(jié)合的數(shù)據(jù)挖掘方法來劃分覆蓋層,分析發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常體,對隧道圍巖進(jìn)行物性分級。首先對視電阻率數(shù)據(jù)利用直方圖均衡化方法進(jìn)行處理和可視化表達(dá),使其能夠較為直觀的顯示出數(shù)據(jù)的高低變化特征；在此基礎(chǔ)之上,利用鉆孔數(shù)據(jù)標(biāo)定出覆蓋層在視電阻率圖像上的位置以及分析其表現(xiàn)特征,總結(jié)出了劃分覆蓋層的規(guī)則并進(jìn)行了覆蓋層劃分；然后采用一維二進(jìn)小波變換檢測視電阻率數(shù)據(jù)中的異常分界點(diǎn),結(jié)合視電阻率數(shù)據(jù)的圖像表達(dá),劃分出了剖面上的異常區(qū)域,并對照地質(zhì)平面圖對異常區(qū)域的形成原因進(jìn)行了合理解釋,說明了該方法劃分巖體異常區(qū)域的合理性；最后利用小波變換橫向檢測視電阻率數(shù)據(jù)的異常分界點(diǎn),以隧道中軸線為中心,剖面上下各25m的區(qū)域為研究區(qū)域,依據(jù)分界點(diǎn)對研究區(qū)域進(jìn)行分段分區(qū),使用ArcGIS的分區(qū)統(tǒng)計工具對各分區(qū)的視電阻率均值進(jìn)行統(tǒng)計并進(jìn)行分類分級,形成對隧道剖面緩沖區(qū)物性評價和可視化。滇中引水的控制性工程——石鼓望城坡香爐山隧洞,距離長,埋深大,在施工過程中極有可能突遇巖溶滲漏及圍巖穩(wěn)定等問題,對施工安全造成巨大的隱患。將選定的數(shù)據(jù)挖掘模型方法應(yīng)用在該工程中,挖掘的結(jié)果與物探人員解釋的結(jié)果對比,該方法的解釋與常規(guī)物探的解釋總體趨勢一致,局部更為精細(xì)。方法中利用橫向小波異常分界點(diǎn)對隧道沿線區(qū)域進(jìn)行分區(qū)的方法保證了區(qū)段內(nèi)部的同一性以及區(qū)段之間的差異性,既科學(xué)又合理,在這樣的分區(qū)上進(jìn)行統(tǒng)計以及分級評價,能夠保證結(jié)果的合理性。小波變換和圖像處理相結(jié)合的數(shù)據(jù)挖掘方法主要基于數(shù)據(jù)處理來實現(xiàn),減少了對解譯人員經(jīng)驗的依賴。該方法可輔助鉆孔布置工作,能夠有效的對施工沿線區(qū)段進(jìn)行物性分級評價,為隧道施工安全提供參考。
[Abstract]:Yunnan province is one of the serious water shortage in the provinces in China. Yunnan water diversion project to alleviate the water shortage in Yunnan, has an important significance for the complicated geological environment beneficial to the people's livelihood. Mountain tunnel excavation is an important part of the water diversion project, the correct evaluation of rock mass quality and characteristics, accurate and timely judgment of geological anomalous body the position, not only can reduce the construction cost, but also has important significance to guide the tunnel construction safety. The region is located in the mountains, deep buried tunnel, the conventional drilling method, geochemical exploration is not suitable, can only get some information by geophysical methods. According to the apparent resistivity data obtained by means of conventional geophysical prospecting, geophysical interpretation results are rough. This paper uses several methods of data mining, data obtained from the apparent resistivity is more abundant, the refinement of the information, will contribute to the diversion project of the geological exploration work. When the rock containing metallic minerals, carbon and clay minerals of good conductivity, effects of mineral composition on the apparent resistivity. In general, the main influence factors of rock resistivity for rock porosity, water content and salinity of water. The overburden, fault, fracture zone and erosion area geological anomalous bodies. Compared with the surrounding rock, will be reflected in their physical characteristics, the apparent resistivity will appear low resistivity changes, especially in the surface water (groundwater) interaction, showed low resistance characteristics. Based on the apparent resistivity of rock body reaction, in order to find out a proper as the cut-off point detection method of resistivity anomaly, while using the resistivity data image processing method for effective visualization, so that it can be more intuitive display height variation features of the data, and then combine the two division Overlay analysis found that the abnormal geological body, the physical properties of tunnel surrounding rock classification. Research methods and means of data mining using the process of this research, including the relationship between try method combined with drilling data using association rule mining to find out the lithology and the apparent resistivity, and lithology; abnormal point detection using improved extremum variance hierarchical method in detection of apparent resistivity data; using activity hierarchical method as the dividing point of the abnormal resistivity data; singularity detection theory to detect the abnormal apparent resistivity data using wavelet transform, analysis of geological body on the abnormal distribution. Jiangsu Yixing Youche reservoir in Jiangsu province between the parent town of lake of Yixing City you Che Cun and Yangxian tea plantation, obtained apparent resistivity data using high density resistivity method, the report on the results of exploration in some areas is made clear, the research is convenient Comparison and evaluation of the effectiveness of the method. Therefore, this study chose this data as the experimental data than the model method, through comparison and screening, finally selected a set of wavelet transform and image processing based on the combination of data mining methods to divide the covering layer, analysis of geological anomalous body, for classification of tunnel rock. First the resistivity data using histogram equalization processing method and visual expression, so that it can be more intuitive display level variation data; on this basis, the calibration of the covering layer of the resistivity image location and analysis of its performance characteristics using borehole data, summed up the classification rules and cover the covering layer division; then using one-dimensional wavelet transform into two detection of abnormal point apparent resistivity data, combined with the apparent resistivity data figure Like expression, divided into abnormal area section, and the control of abnormal regional geological map of the reasons for the formation of a reasonable explanation, the method is proved to be reasonable division of rock mass anomaly areas; finally, using wavelet transform to detect transversal abnormal point of apparent resistivity data, the tunnel axis as the center, the next section the 25m area as the study area, on the basis of the demarcation point in study area sub district, statistical tools use ArcGIS statistics on the apparent resistivity and the mean value of each partition classification, formation of the cross section of the tunnel buffer property evaluation and control of engineering visualization. Yunnan diversion -- Shigu Wangcheng slope Xianglushan tunnel. Long distance, deep buried in the construction process is likely to encounter problems such as karst seepage and stability of surrounding rock, causing tremendous danger to the safety of construction. The selected data mining Model method is applied in this project, comparison of mining results and geophysical interpretation results, the overall trend consistent interpretation and explanation of the method of conventional geophysical prospecting, local finer. Method of partition of the region along the tunnel by the transverse boundary point method in wavelet abnormal to ensure the difference between section internal identity and the section of scientific and reasonable evaluation, statistics and classification in this district, to ensure the rationality of the results. The data mining method of wavelet transform and image processing combined with the main data processing based on, reduces the dependence on the interpretation of experience. The method can assist the drilling work. Can effectively carry out property grading evaluation of construction along the section, to provide reference for the safety of tunnel construction.

【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV221.2;P631.3

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本文編號：1462641