基于PCA法和Fisher判别分析法的岩体质量等级分类

岩体质量等级分类在实际的工程中有着很重要的作用。基于主成分分析（PCA）法和与Fisher判别分析法相结合建立岩体质量等级判别模型,选取单轴抗压强度、岩体体积节理数、声波纵波速度、节理面风化变异系数、节理面粗糙度系数和透水性系数6种指标作为岩体质量分级判别的判别因子。以永平铜矿露天矿区工程岩体特征资料中的20个样本为训练样本,10个为待判样本,对该模型进行检验和应用,并与传统的RMR法、Fisher判别分析模型的结果进行比较,相应正确率分别为87%、70%、77%,判断结果表明利用主成分分析法和Fisher判别分析法建立的模型判别能力更高。     

基于主成分分析法与Bayes判别法组合应用的火山岩岩性定量识别:以渤海海域中生界为例

渤海海域中生界火山岩岩石类型复杂多样,且同一岩性受岩石成分、结构差异的影响,因此岩石物理响应特征存在较大差异,为岩性识别增加了难度。本文通过对研究区大量取心资料、壁心资料以及薄片资料的岩电分析,优选出对岩性响应敏感的自然伽马(GR)、补偿中子(CNL)、密度(DEN)、声波时差(AC)以及原状地层电阻率(Rd)等5条曲线。基于主成分分析法,构建了F_1—F_5共5个综合变量,其中F_1和F_2方差贡献率占总贡献率的81.4%,可作为两个主成分有效地反映5个变量的信息。针对主成分信息,利用Bayes判别法,构建了不同岩性的定量解释模型,对研究区9种火山岩进行了岩性识别。对取心井段的回判结果显示,基于主成分分析与Bayes判别的联合识别方法较常规交会图法在岩石成分及结构的识别精度方面均有较大程度的提高。该方法的提出对研究区成像测井、元素测井资料缺少井段的火山岩岩性识别具有重要借鉴作用。     

基于PCA-RBF神经网络的新型录井岩性识别方法

新的钻井工艺或钻井液体系的使用在保证钻井施工顺利进行的同时,也给录井岩屑的岩性识别带来了极大的挑战,其中以膏盐岩地层尤为突出。以塔里木油田大北X井为例,提出了主成分分析(PCA)与径向基函数(RBF)神经网络相结合的膏盐岩地层岩性识别方法,利用主成分分析法去除指标变量间的相关性,将原始指标变量重新线性组合为4项综合变量作为RBF神经网络的输入向量;最后建立适于识别膏盐岩地层岩性的RBF神经网络模型。实际识别结果表明,该PCA-RBF神经网络模型对于膏盐岩地层岩性的识别具有较高的准确性,完全可以满足实际应用的要求,具有进一步推广的价值。     

岩溶水源地安全供水的风险评价指标筛选——以娘子关泉水源地为例

以山西省阳泉市娘子关泉水源地为例,探索岩溶水源地评价指标体系的建立。在充分考虑娘子关泉水资源特点的基础上,结合DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)评价模型和针对岩溶含水层脆弱性的欧洲模式指标框架,建立评价指标备选集。首先选择专家咨询与实际情况相结合的综合分析方法,收集2011—2015年相关指标数据,对所有备选指标进行第一次筛选;然后运用主成分分析法对定量指标进行第二次指标筛选,并用主成分分析法对筛选结果的合理性进行验证;最终确定了涵盖社会、经济、环境、政策4个方面,包含5个准则层19个指标的娘子关泉岩溶水水源地安全供水风险评价指标体系。经过验证,筛选的指标具有合理性和适用性,根据该指标可有效识别水源地风险来源。     

正态分布在区域地球化学调查样品分析质量评价中的应用探讨

区域地球化学样品长期以来一直是采用间接方法对实际样品元素分析质量进行评价,有效地提高了区域地球化学样品的整体分析质量,但是当实际样品和外部质量控制样品含量范围差别较大时,间接评价的效果会减弱。本文从区域地球化学样品大部分元素符合标准(对数)正态分布的规律出发,运用SPSS、Excel等软件对区域地球化学调查样品元素含量正态分布情况进行研究,通过计算元素含量实际正态分布图和标准正态分布图的重合度直接评价元素的分析质量。运用整套方法对实验室分析的江西某地多目标区域地球化学样品的分析数据进行了质量评价,正态分布检验表明微量元素需要通过对数转换才能进行正态分布分析,该地区钛、钨、铬等元素不适合用本方法进行质量评价;钴、汞、镓等18个元素的重合度都在0.9以上;氧化钙和氧化钠重合度小于0.9,样品实际结果分析表明需降低分析方法检出限,提高低含量氧化钙和氧化钠的分析质量。本方法对区域地球化学调查样品的分析数据质量的直接评价作了有益的尝试,可以作为现有区域地球化学调查样品质量评价办法的参考和补充。     

松散干容重对黏土质硅藻土矿床的评价作用

吉林省敦化市高松树硅藻土矿为含黏土矿物及碎屑较多的劣质硅藻土.在对本矿区样品分析结果对比中发现,由于围岩及夹层的化学组分与矿层相同,常规的工业指标不能区分矿石与岩石.为了能够对矿床做出正确评价,在测试样品基本分析项目外又增加了松散干容重一项.经反复测试研究,确定了以松散干容重≤0.95 g/cm³作为指标之一,与其他工业指标一起圈定矿层,成功地解决了矿体圈定及矿石质量评价问题.     

应用主成分分析法研究渗透介质的渗透稳定问题

结合国内多个水电工程的大量渗透试验数据，在多维系统中选择了5项指标：干密度、孔隙比、不均匀系数、渗透系数和临界坡降，采用多元统计中的主成分分析法进行聚类，运用回归分析建立了砂性土、砂卵石土、断层带物质三类渗透介质的渗透模型。将所建立的断层带物质渗透模型应用到单薄山梁断层带的渗透稳定分析预测上，得到了模型计算结果与渗透试验所得结果相一致的结论，说明主成分分析法在渗透稳定分析中具有一定的适用性。     

基于熵权的集对分析法在水环境质量评价中的应用

为了合理的评价河流水质,根据集对分析原理,基于熵权建立了六元联系数水环境质量评价模型。应用该模型对平凉市主要河段8个监测断面5项水质指标进行评价,结果表明:模型评价客观、合理,符合平凉市实际情况。评价结果对今后河长制考核评估、保护当地水资源、防治地方水污染、改善区域水环境、修复泾河水生态具有一定的指导意义和参考价值。     

地壳全元素配套分析方案及分析质量监控系统

依据有关的标准和规定要求,在76种元素地球化学填图配套分析方案及分析质量监控系统的基础上,建立了地壳岩石和土壤样品中81个指标(包含76个元素)的配套分析方案和分析质量监控系统。建立了新的岩石样品无污染加工流程,主量元素采用熔融制片-X射线荧光光谱法进行测定,并进行主量元素的加和控制,提升了主量元素的分析准确度和精密度,实现了对地壳全部元素的高准确度、高精度分析。     

基于主成分层次聚类模型的采空塌陷场地稳定性评价

对采空塌陷场地进行稳定性评价是保证后续工程建设安全的重要前提。针对某磷矿急倾斜矿层采空塌陷场地稳定性评价影响因素多、地质采矿条件复杂的问题,提出了基于主成分层次聚类模型的稳定性判别方法。在确定采空塌陷场地稳定性评价范围的基础上,筛选了表征采空塌陷场地稳定性的8个主要指标作为学习样本进行训练,经主成分降维后,建立采空塌陷场地稳定性评价的AGNES（AGglomerative NESting）层次聚类模型并应用于该磷矿采空塌陷场地稳定性评价中。实验结果表明,采空塌陷场地稳定性影响因素的前4项主成分的累计贡献率为81.8%,较好地表征原始样本指标所包含的信息,采空塌陷场地稳定性总体能够与此区域城市规划不同用地性质的土地承载力相适应,并与其他手段评价结果相比较证明了主成分层次聚类模型应用于采空塌陷场地稳定性评价中的可行性和有效性。     

岩质路堑深边坡稳定性评价的模糊概率方法

边坡工程是一个动态的、模糊的、开放的复杂系统,影响边坡稳定性的因素复杂且具有随机性和模糊性,传统的分析方法难以对复杂边坡的稳定性作出符合实际的评价。运用模糊概率的基本原理,建立了岩质路堑深边坡稳定性评价的模糊概率模型。在此模型中,综合选取了边坡岩体质量系数SRQC、边坡结构系数SSC、坡高系数SHC、坡角系数SCC、工程因素影响系数EFEC等5个评价指标因子;同时将边坡稳定性评价等级划分为很不稳定、不稳定、基本稳定、稳定以及很稳定5个等级。利用模糊概率模型对20个典型的边坡工程进行了稳定性评价分析,结果表明：该方法具有明显的合理性和可靠性,为边坡工程的预测与防治提供了新的途径。     

广汉市平原区浅层地下水化学演化及其控制因素

为在广汉市城乡规划过程中提供地下水资源开发利用的基础信息,采用矿物风化系统分析、相关性分析、主成分分析和PhreeQC反向水文地球化学模拟等方法对广汉市平原区的浅层地下水的地下水水化学组分进行分析,确定了浅层地下水的水化学演化及控制因素,完成了地下水资源的质量及时空分布特征分析。分析表明：Gibbs图显示岩石风化主导该区地下水水化学特征,风化过程产生离子和次生矿物又经历水解作用,在矿物风化系统稳定场图中显示水样中铝硅酸盐矿物逐渐趋于溶解,碳酸盐矿物处于饱和状态;PhreeQC反向水文地球化学模拟结果显示在水流模拟路径上主要发生了钙蒙脱石、钾长石溶解和高岭石、石英、钠长石的沉淀,以及Ca-Na₂之间的阳离子交换吸附作用;离子相关性和主成分分析进一步的验证了溶滤作用、蒸发浓缩作用和阳离子交换吸附作用是引起浅层地下水水化学过程和矿物组成改变的主要原因。研究区地下水水质总体不会对人体健康造成不良影响。     

基于灰色关联度分析法和主成分分析法对泥页岩储层评价方法的探讨

泥页岩储层的影响因素众多,明确各因素间的内部联系才能更好地评价储层。为对比灰色关联法和主成分分析法在储层评价中的适用性,本文选取鄂尔多斯盆地东缘上古生界Y88井丰富的储层数据进行分析。通过对比两种多元统计方法的原理、算法和结果,认为主成分分析法把各项因子视为离散变量,通过降维后用三个综合评价指标来反映储层的优劣,是对各项指标的概括性分析;灰色关联法将参数分为参考数据列和比较数据列,参考数据列的有机碳含量高低与储层的优劣成正相关,参考数据列对评价对象具有可测性。因此,若是对评价对象的概括性分析,用主成分分析法比较合适;若是对评价对象的可测性分析,如有机碳含量的高低决定能不能形成泥页岩储层,则用灰色关联法评价更合理。     

熵权模糊综合评价模型在极软岩隧洞围岩分级中的应用

为解决传统围岩分级方法对极软岩隧洞复杂性考虑不足的缺陷,引入模糊数学理论,选取单轴抗压强度、岩石完整性指标RQD、结构面间距、结构面特征、岩石含水量及干燥饱和吸水率6个因素作为评价指标,为避免评价指标赋值的主观性,利用熵权法计算各指标的权重,建立起围岩分级的熵权模糊综合评价模型。将该模型应用于印度尼西亚某在建水电站黏土岩隧洞围岩分级当中,选取15个待评洞段进行评价,结果表明,隧洞围岩以Ⅳ级或Ⅴ级为主,利用该模型计算的围岩分级结果与现场确定的围岩支护等级高度吻合,通过对比分析,认为该模型分级结果较传统RMR分级法更优,表明模糊数学理论可以解决极软岩隧洞影响因素的复杂性及模糊性问题,熵权法能够降低人为赋值的主观性,两者结合可实现对黏土岩隧洞的客观评价,该方法可为极软岩隧洞分级提供参考。     

地下水质量影响因素识别与定量评价——以广西桂林会仙湿地为例

近年来,在人类活动强烈的干扰下,湿地地下水环境日益恶化。传统的地下水质量评价方法因未区分天然高背景和人为污染的影响,评价结果不能全面、真实、可靠地表示出水质的实际状态。笔者等选取地下水主要超标指标进行因子分析,并根据各因子的得分和方差贡献率计算各采样点得分,并最终计算因子影响下的综合得分。综合评价结果表明,研究区地下水主要有3个影响因子,因子1主要为天然高背景引起的高铁(TFe),锰(Mn)和铝(Al),因子2为农业及生活污水影响导致的NH⁺₄、高锰酸钾指数(COD_Mn)和NO^-₂超标,因子3为天然与人为复合影响导致的I^-污染。计算得出的综合影响程度与传统的水质评价结果吻合,综合影响程度得分图不仅可以得出地下水质信息,还可根据确定的因子得出天然与人为对地下水质的影响。     

地下水质量影响因素识别与定量评价——以广西桂林会仙湿地为例

近年来,在人类活动强烈的干扰下,湿地地下水环境日益恶化。传统的地下水质量评价方法因未区分天然高背景和人为污染的影响,评价结果不能全面、真实、可靠地表示出水质的实际状态。笔者等选取地下水主要超标指标进行因子分析,并根据各因子的得分和方差贡献率计算各采样点得分,并最终计算因子影响下的综合得分。综合评价结果表明,研究区地下水主要有3个影响因子,因子1主要为天然高背景引起的高铁（TFe）,锰（Mn）和铝（Al）,因子2为农业及生活污水影响导致的NH+4、CODMn和NO-2超标,因子3为天然与人为复合影响导致的I-污染。计算得出的综合影响程度与传统的水质评价结果吻合,综合影响程度得分图不仅可以得出地下水质信息,还可根据确定的因子得出天然与人为对地下水质的影响。     

Assessing hydrochemical evolution of groundwater in limestone terrain via principal component analysis

This paper describes the use of multivariate statistical analysis to trace hydrochemical evolution in a limestone terrain at Zagros region, Iran. The study area includes a deep confined aquifer, overlaid by an unconfined aquifer. The method involves the use of principal component analysis (PCA) to assess and evaluate the hydrochemical evolution based on chemical and isotope variables of 12 piezometers drilled in both the unconfined and confined aquifers. First PCA on all variables shows that water–rock interaction under different conditions with respect to the atmospheric CO₂ is the main process responsible for chemical constituents. As a result, combinations of several ratios such as Ca/TDS, SO₄/TDS and Mg/TDS with physico-chemical and isotope variables reveal different hydrochemical evolution trend in the aquifers. Second PCA on the selective samples and variables reveals that displacement of the unconfined samples from dry to wet season follows a refreshing trend towards river samples that is characterized by reducing electrical conductivity and increasing sulphate and tritium contents. However, the refreshing trend cannot be traced in the confined aquifer samples suggesting no recharge from river to the confined aquifer. Third PCA reveals that, chemical composition of water samples in the unconfined aquifer tends to have considerable difference from each other in the end of recharge period. In contrast, the confined aquifer samples have a tendency to show similar chemical composition during recharge period in comparison to end of dry period. This difference is caused by different mechanism of recharge in the unconfined aquifer (through the whole aquifer surface) and the confined aquifer (through the limited recharge area).     

岩石物理建模技术在致密砂岩储层预测中的应用——以鄂尔多斯盆地北部H区块为例

岩石物理建模是叠前反演前重要的基础工作。以致密砂岩储层为目标,剖析了岩石物理建模涉及的主要过程。将测井评价与岩石物理建模视为迭代过程,测井评价提供岩石物理建模的输入数据,岩石物理建模控制测井评价参数的质量。在测井参数具有较高质量的情况下,优选岩石物理建模方法,优化关键参数,较为准确地预测了横波速度等弹性参数,为叠前弹性参数反演提供了可靠的基础数据。利用岩石物理解释模板对叠前反演纵横波速度体进行了解释,提高了致密砂岩气层的识别精度,在鄂尔多斯盆地取得了较好的应用效果。