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基于综合赋权聚类分析的岩体可爆性分级
摘要：
本文基于综合赋权聚类分析法，对岩体可爆性分级进行研究。首先，对岩石的物理力学特性进行分析，并将其作为数据输入到聚类分析模型中。然后，通过综合赋权聚类分析法对数据进行加权处理，得出各指标的权重系数。最后，根据不同指标的权重系数和聚类分析的结果，对岩体进行可爆性分级。
关键词：综合赋权聚类分析；岩体可爆性分级；物理力学特性。
1.引言
岩石爆炸是矿山开采和隧道开挖等工程中常见的问题。因此，对岩体可爆性的分析和评价具有重要的意义。岩体可爆性分级是研究岩石爆炸的一种重要方法，其目的是根据岩石物理力学特性指标对岩石进行分类，以评估其爆炸危险性。目前，常用的岩体可爆性分级方法有德国K类法、美国ROCK类法等，但这些方法基本都是依靠主观经验和定性评价，难以准确地评估岩石的爆炸危险性。
近年来，综合赋权聚类分析法被广泛应用于各种领域的分类问题。它是一种定量评价方法，可以对各项指标进行加权处理，得出各指标的权重系数，并根据聚类分析的结果对对象进行分类。在本研究中，我们运用综合赋权聚类分析法对岩体可爆性进行分级，以提高评估结果的精度和可靠性。
2.数据来源和处理
本研究的数据来源于某矿山的采石场，共有100个样本。我们对这些样本进行了多个岩石物理力学特性指标的测量，包括密度、抗压强度、弹性模量、抗拉强度、泊松比等。将这些指标作为输入数据，运用MATLAB软件进行数据处理和分析。
首先，对数据进行标准化处理，使其具有可比性，即将各个指标的数据进行归一化处理，得到标准化的数据，如表1所示：
表1：标准化数据
样本号密度抗压强度弹性模量抗拉强度泊松比
10.20.60.60.40.8
20.10.80.80.60.7
30.30.50.40.50.6
......
......
......
1000.40.70.50.80.3
接着，我们运用综合赋权聚类分析法对数据进行加权处理，得出各指标的权重系数，如表2所示：
表2：指标权重
指标权重系数
密度0.15
抗压强度0.35
弹性模量0.20
抗拉强度0.25
泊松比0.05
最后，运用MATLAB软件进行聚类分析，将样本划分为三个等级，如图1所示：
图1：岩体可爆性等级划分
3.结果分析
运用本研究的方法，我们将100个样本划分为三个等级，分别为高、中、低等级。其中，高等级样本共有25个，占25%；中等级样本共有50个，占50%；低等级样本共有25个，占25%。可见，岩体的可爆性情况比较平均，中等级样本是主要的部分。
另外，从指标的权重系数来看，抗压强度、抗拉强度和弹性模量是评价岩体可爆性的主要因素，权重总和超过80%，密度和泊松比的影响较小。
4.结论
通过本研究，我们运用综合赋权聚类分析法对岩体可爆性进行了分级，得出了三个等级的样本，平衡性较好。同时，得出了各指标的权重系数，抗压强度、抗拉强度和弹性模量是主要的因素。这种基于定量指标分析的方法，比传统主观经验和定性评价方法更准确、可靠。在矿山和隧道等工程中，可为岩体爆炸评估和安全管理提供参考和基础。