北山沙枣园花岗岩体随机结构面的空间分布

北山沙枣园是我国高放废物处置库的备选场址,该区域中广泛分布的随机结构面是控制岩体变形和核素迁移的关键因素.选取600 m×600 m×600 m沙枣园岩体为研究对象,采用露头节理调查和钻孔裂隙编录的方法,探究岩体随机结构面的空间分布规律.首先开展随机结构面的产状分析,并运用基于粒子群的K-means算法开展产状聚类,岩体中主要发育倾角大于65°,走向为NNE向、EW向和NW向的随机结构面,其中钻孔裂隙优势组为295.4°∠68.3°、189.5°∠71.2°、235.6°∠69.2°和66.0°∠33.0°,露头节理优势组为320°∠79°、180°∠77°、282°∠80°和231°∠67°,两者呈现相似特征;其次开展露头节理平面分析,采用Voronoi法剖分岩体,计算节理平均迹长值和中点面密度值表征剖分后的岩体节理发育特征,岩体东北部的平均迹长值约为西南部的一半,而中点面密度在岩体中部最大.据优势组拆分露头的节理参数值,相对于其他优势组,NE向与NNE向优势组的平均迹长更长,中点面密度值更大;最后开展钻孔裂隙的位置分析,据产状聚类分析结果,绘制不同优势组的走向、倾角深度分布图,裂隙呈现深度不均匀的分布特征,平均线密度为0.11 m^(–1),在[–150 m,–160 m]区间达到最大值0.60 m^(–1),在[–310 m,–370 m]区间密集发育NNE向裂隙.研究结果可以为沙枣园区域的高放废物处置提供参考依据.

北山沙枣园花岗岩岩体露头节理的平面特征研究

北山沙枣园是我国高放废物处置预选区的重点预选地段,该区域花岗岩体中广泛分布的露头节理是地下水渗流和核素迁移的通道。在前期露头调查测量基础上,以单一露头节理为对象,采用圆形窗口法计算节理的平均迹长L和单位面积数量P_(20)、采用拓扑理论计算单位节理的连接节点数C_(L)、采用盒子法计算露头节理的分形维数D;其次分析平面特征参数的线性相关性,其中C_(L)和L,D均呈正相关,系数为0.418,0.612,而P_(20)与L,D为负相关,系数为-0.538和-0.387,C_(L)与P_(20)没有体现相关性,提出露头节理的连通节点面密度参数P_(20C);然后以区域露头为对象,基于露头位置,采用Voronoi法剖分岩体,由面积加权法得区域平面特征参数值L=13.54 m,P_(20)=0.095个/m^(2),C_(L)=2.93,D=1.19,P 20C=0.25个/m^(2),运用四分位图呈现参数的区域分布,其中P_(20)区域分布聚集明显,区域“西南部大于东北部”;参数C_(L),L和D的区域分布相似,区域“中间小,周围相间”,最后采用参数P_(20C)和P_(20),C_(L)筛分岩体,岩体质量“好”的区域均位于调查区域的中部和东部。

冻融红砂岩物理力学性质损伤演化试验研究

为了探究冻融循环过程对红砂岩试样力学特性的劣化及原因,对饱水红砂岩试样进行冻融循环试验及不同冻融次数下的单轴压缩试验,分析了冻融过程对岩石物理力性质的影响规律。研究表明:红砂岩在冻融过程中出现了裂纹、颗粒脱落、片落3种劣化模式;冻融过程中,在未经强制饱水的情况下,岩石质量增加;随着冻融循环次数的增长,岩石的饱水质量、孔隙率持续增加,岩石的纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量持续降低,岩石由脆性破坏向延性破坏转变。通过定义损伤变量,根据应变等价原理建立了冻融损伤模型,该模型的优点是以无损检测方式测得相关岩石参数,可以较准确地预测岩石经过不同冻融次数后的单轴抗压强度。