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水力发电学报 2023年第9期42卷 112-124页

作者：谭添文王佳俊吕明明王晓玲余佳天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

高亏格地质体是多处镂空的复杂地质构造,如坝基的互层、破碎带等。基于地层面的地质建模方法在处理高亏格地质体时存在自动化程度低、主观误差较大等缺点;基于体元的建模方法虽然可以实现自动化,但存在数据冗余的不足,且难以适应水利水... 详细信息

高亏格地质体是多处镂空的复杂地质构造,如坝基的互层、破碎带等。基于地层面的地质建模方法在处理高亏格地质体时存在自动化程度低、主观误差较大等缺点;基于体元的建模方法虽然可以实现自动化,但存在数据冗余的不足,且难以适应水利水电工程钻孔数据分布不均、地质体局部突变等特点。针对上述问题,提出一种基于栅格体元的高亏格坝基地质体K均值-极端随机树(Kmeans-ERT)自动建模算法。首先,针对高亏格地质体的随机性和突变性,采用鲁棒性较强的极端随机树算法构建分类模型;其次,采用K-means算法对地层样本进行聚类,根据聚类结果动态调整分裂阈值;最后,提出边缘检测算法识别模型边界,进而隐藏内部体元,实现模型轻量化。工程应用表明,所提出模型可以实现坝基高亏格地质体的自动建模,平均准确率相较支持向量分类(SVC)、K近邻算法(KNN)、随机森林、深度森林和BP神经网络分别提高17.4%、19.1%、4.7%、6.5%和17.1%,模型内存缩减率达69.3%;与人工建模方法和其余自动建模算法相比,所提出模型在精度和效率上具有优势。

关键词：水利水电工程三维地质建模隐式建模高亏格地质体 K-means 极端随机树

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