基体裂隙实测全迹长分布规律研究

由于有很好的露头条件,作者对澜沧江小湾水电站坝肩基体裂隙的全迹长进行了现场测量,并统计了其分布规律。发现基体裂隙的全迹长分布特征与优势方位无关,全迹长主要集中分布在1～3m的范围内且在(1 0m ,2 0m ]和(2 0m ,3 0m]区间内大致服从正态分布,总体均值在2 6m左右,概率分布密度服从负指数函数关系。

单测线法估算随机节理迹长的数值技术

由于现场条件的限制,有时只能采用单测线法来估算随机节理的真实迹长,即随机节理迹长取样偏差的纠正。为了更准确地估算随机节理的真实迹长,建议首先采用随机节理优势组数的概率统计划分方法,将测线法获得的随机节理进行优势组数划分;获取每一条随机节理的观测迹长和每一组节理的平均观测迹长;应用概率统计的方法求得每一组节理迹长的概率分布密度特征函数;最后,采用半迹长估算法来实现各组随机节理的迹长取样偏差,获得了较符合实际的成果。

基于分形几何理论的DFN模型构建方法研究

以重庆梁-忠(梁平县-忠县)高速公路礼让隧道为工程研究背景,通过测线法调查现场节理,获得了节理产状分布概率密度函数,并从分形几何学的角度分析了节理间距及迹长的分形分布规律,推导出能反映节理间距及迹长分布状态的分形维数D及分形分布概率密度函数。在该基础上采用Matlab软件以及Monte-Carlo随机分析方法,产生节理参数随机数,结合3DEC中最新模块离散裂隙网络(DFN)技术,建立了能反映节理裂隙分布特征的离散裂隙网络模型并验证了模型的有效性,结果表明,分形分布比负指数分布包含更多的间距、迹长分布信息,更接近于实际分布;分形维数D反映了节理间距、迹长在其变化范围内的分布特征,分形维数的大小取决于小间距、小迹长部分数量在总节理数量中的比例,为节理裂隙岩体网络模型构建提供了一种新方法。

岩体节理大小估算新方法研究

节理大小主要指节理空间延伸范围,对于节理泊松圆盘模型,节理大小可以用圆盘直径表示。Warburton的方法需要先假设直径的分布形式,理论上正确,但并不实用。不假定节理直径的可能分布,提出一种新的方法估算节理直径分布,该方法在已知节理迹长分布基础上,通过设定不同节理直径平均值初值,计算相应节理直径分布,得到不同节理直径平均值初值和数值计算节理直径平均值之间的相对误差。分析相对误差与节理直径平均值初值之间的相互关系,当误差为0时,得到数值计算最佳节理直径平均值,从而获得相应节理直径分布。采用节理直径负指数和对数正态分布2种理想分布来验证数值方法的有效性,结果理论节理直径平均值和数值计算节理直径平均值之间的相对误差很小,且节理直径分布和理论节理直径分布一致。通过理论节理直径平均值和标准差变化对数值方法进行参数分析,研究数值方法计算节理直径分布的适用性。在节理直径平均值较大而标准差较小条件下,利用数值方法,所得节理直径分布更加准确。利用该数值方法研究节理直径分布简便实用。将该方法应用于我国高放废物处置库预选区甘肃北山芨芨采石场结构均质Ⅱ区,获得该区岩体节理直径分布。

节理面构成块体的概率公式及其工程应用

利用块体理论和概率分析理论,建立了同时考虑节理面间距和延展性随机特性的情况下构成块体体积的理论公式,据此分析了节理间距、延展性随机特性与构成块体体积的关系,进而得到了具有实用价值的计算公式,该公式结合可动块体分析方法,可以有效地解决赤平投影难以计算小型结构面构成块体体积的问题。工程实例表明,该公式具有实用性和应用前景。

岩体节理平均迹长估计

分析总结岩体节理平均迹长的估计方法后,扩展了测线法节理平均迹长估计的理论基础。扩展后的测线法在相同的现场节理调查数据下,可更加准确地估计岩体节理的平均迹长。同时指出,采用圆形窗口法平均迹长估计时,假设迹线中点在窗口中均匀分布与实际情况偏差很大,为避免迹线中点不均布的情况必须保证窗口的尺度足够大。随着圆形取样窗口的增大,迹线中点密度在窗口中的变化减小,估计所获得的节理平均迹长的准确度较高。通过现场节理调查获得丰富的节理数据,采用扩展的测线法和圆形窗口法分别估计岩体节理的平均迹长。当圆形窗口的直径与测线法删节长度相等时,扩展测线法和圆形窗口法估计所得的岩体节理平均迹长比较接近,由此可确定研究区域的岩体节理平均迹长。

甘肃北山芨芨采石场岩体节理特征研究

芨芨采石场是我国高放废物处置库甘肃北山预选区有利候选地段之一。采用综合节理测量法在芨芨采石场进行详细的节理调查,共获得13012条节理数据。根据芨芨采石场内的断层将该区域初步划分为3个岩体结构均质区和2个断层影响区。基于圆形窗口法原理编制计算程序,分析断层两侧节理的平均迹长和迹线中点面密度的变化,确定断层对节理分布的影响范围,准确划分岩体结构均质区的大小,并得出各均质区节理的平均迹长和迹线中点面密度;采用节理玫瑰花图和节理极点图法,得出各均质区节理的优势组,对各优势组的产状进行统计分析。芨芨采石场的岩体节理以陡倾角的剪节理为主,节理倾向和倾角符合正态分布;统计分析各优势组的节理间距,得出各优势组节理间距符合负指数分布。按照ISRM提出的《岩体不连续面定量描述的建议方法》(1978),采石场各结构均质区的节理间距都属于宽间距,表明岩体完整性较好。本次研究得到芨芨采石场岩体节理基本特征的定量化参数,为岩体力学和渗流特性的深入研究提供必要的数据。

基于分形理论的结构面迹长分布模式及连通率影响因素分析

对结构面迹长的描述与估计对计算结构面连通率至关重要。目前,描述基体裂隙迹长的方法通常偏重于平均迹长的估计,难以精确描述结构面迹长的空间发育状况。基于分形理论,利用分形维D描述了结构面迹长分布模式。如果结合结构面迹长区间、优势迹长区间及其内裂隙发育的相对数量I(%),即可详细描述基体裂隙迹长的空间发育状况。以西南某大型水电站工程坝区建基面的基岩裂隙为例,对分形维D和裂隙发育的相对数量I(%)进行分类和组合,总结出结构面迹长发育的3种模式:M1、M2和M3,并探讨了各种迹长发育模式下,连通率k的影响控制因素。结果发现,当裂隙迹长的发育模式为M1和M2时,结构面的空间分布状况对连通率k的影响较大;当裂隙迹长的发育模式为M3时,连通率k主要与裂隙迹长的平均值L0有关,相应裂隙空间分布对k的影响较小。

块体理论中关键块滑落的概率分析

概要性地介绍了块体理论和岩体中节理迹长的测量和计算方法，并对被节理切割的岩体中可能滑落的岩块———关键块进行了分析；把概率理论引入节理迹长分布的研究之中，对岩体中无限长的节理假定作出有限长的修正。采用概率分析的方法，推导了多组节理切割岩体形成关键块体概率的计算公式，从而使原来的一些关键块体转化为稳定块体，减少了关键块的数量。着重对三组节理切割岩体形成的关键块体进行了详细的分析，得到了关键块滑落的概率值，并证明了体积愈小的关键块愈容易滑落。

基于面样本的完整迹长分布推断方法初探

假设节理为Poisson圆盘,利用与测窗相交迹线的全迹长推导矩形和圆形测窗下的迹长原点矩估计公式,推导矩形测窗在涵盖无限测窗下的最大迹长时相关迹线个数的估计公式,并提出同心测窗法来估计测窗的合适尺寸。基于三维齐次Poisson点过程的数学特征,给出无限测窗下迹长分布的多项式近似形式和约束条件,并提出完整迹长分布推断方法。编制节理网络模拟程序,采用Monte Carlo方法与理论公式验证迹长原点矩估计公式的正确性及同心测窗法和完整迹长分布推断方法的适用性。

岩体表面节理迹长与节理真实长度尺寸的概率关系

空间节理长度不能直接进行测量，只能通过岩石暴露面上节理迹线长度来量测，但是节理迹线是节理面与岩面交切的结果，迹长在多大程度上能代表节理真实长度是值得研究的，本文利用计算机模拟的方法分析了迹长与节理真实长度的统计关系。

节理测量中迹长误差的计算机模拟分析

针对节理测量中迹长测量误差难以确定的问题，在三维节理岩体模型的基础上，利用计算机模拟了测线测量的整个过程，并将测线测出的迹长分布形式与实际节理长度分布形式做了比较，得出了迹长误差的形式。模拟结果表明，当实际节理长度分布为负指数和对数正态分布时，其测线测量出来的节理迹长分布分别为对数正态分布和正态分布。

节理平均迹长与统计窗选位关联性分析

目前常用的统计窗迹长估算方法多假定节理中心在各向服从均匀分布,即认为统计窗的布置点位对平均迹长估算结果无影响。而实际上节理作为漫长地质演化过程的产物,受多期地质建造、构造综合作用,使得其形态及规模已发生较大的改变,呈现典型的地质韵律特征,若随机布置统计窗点位将会产生截然不同的迹长估算结果。为研究节理迹长与统计窗选位的关联性,以大岗山水电站地下主厂房区为例,首先对厂房区下游边墙节理组进行地质演化过程分析,确定厂房区优势节理组为辉绿岩脉及其节理影响带。接着以岩脉β81及其影响带为代表,对其发育地质韵律特征予以详细研究,藉此提出统计窗布置点位、尺寸及估算方法建议。最后采用5种统计窗估算法对研究区各区段节理迹长进行对比分析。研究发现:节理估算迹长与统计窗选位存在较强的关联性,不同的节理发育特征及统计窗布置点位适合于不同的节理组迹长估算方法,在应用统计窗法估算节理迹长时,需充分考虑优势节理发育规律,合理选择统计窗位置,尽可能将不同类型的节理包含其中,使之同时体现切割、交接、包含3种关系,并选取适合于本统计窗的迹长估算方法。

岩体节理平均迹长和迹线中点面密度估计

在现场节理调查中,采用圆形窗口直接进行节理调查并不实用。将所有的迹线类型设计成统一的数据结构,读取现场测量的数据;然后在生成的节理迹线图上布置圆形取样窗口。根据测量数据的具体情况调整圆形取样窗口的位置、数量和半径,同时判断并记录每个圆形取样窗口对应的各种迹线类型的数量。利用圆形窗口法原理,在估计节理迹线平均长度的同时计算出节理迹线中点面密度。对于实际测量数据,节理迹线中点并非均匀分布,选择恰当的圆形窗口位置和半径,才能得出合理的结果。采用同心圆法和相切圆法对岌岌采石场岩体节理的平均迹长和迹线中点面密度进行估计,分析表明采用相切圆法能够得出稳定且具有一致性的结果。利用该法计算出中国高放废物处置库甘肃北山预选区域岌岌采石场断裂两侧露头的平均迹长和迹线中点面密度,分析断裂对两侧岩体节理影响的范围。

岩体节理迹长与节理真实长度的概率关系

空间节理长度只能通过岩石暴露面上节理迹线长度来量测，但是节理迹线是节理面与岩面交切的结果，迹长在多大程度上能代表节理真实长度是值得研究的．利用计算机模拟的方法和数学解分析了迹长与节理真实长度的统计关系．结果表明，不管是数学解还是模拟解，迹长与节理长度比值的概率密度分布具有相同的分布形式，均描绘出岩面上大迹长出现的机会大（具有高概（频）率密度），小迹长出现的机会小（具有低概（频）率密度）

节理测量误差的来源及其分析

对节理各几何参数的测量及其误差来源进行了分析与探讨，指出了测量误差的来源，同时给出了消除测量误差的方法．

堆石坝心墙与防渗墙不同联结方式抗渗性能的试验研究

为了解堆石坝沥青砼心墙与防渗墙联结接头的抗渗性能，采用平面平行渗流模型，研究了在各种工况下，硬、软接头联结方式的接缝抗渗安全性。结果表明：硬、软两种接头方案均满足抗渗性能要求。硬接头构造简单、施工方便，接缝有效抗渗长度较软接头方案长；软接头能较好适应地基不均匀沉陷，减小心墙和防渗墙结合部的应力集中。又以平面辐向流渗流模型作为校核模型试验，所得试验结果应用复变函数理论将其“化引”为平面平行渗流状态下的结果，以进一步验证硬。

结构面量测最佳测线长度的确定

测线法是野外采集结构面几何特征参数的常用方法之一。为了保证采集的结构面样本数量足够多,同时又使测量工作量最省,测线法应用时首先需要确定一个能够保证测量精度的最小测线长度——最佳测线长度。当前研究人员一般通过结构面间距的概率特征确定最佳测线长度,研究成果表明,仅依据间距的概率特征确定的最佳测线长度往往偏小,在确定最佳测线长度时还需要考虑迹长等其它结构面几何参数的概率特征。在此基础上提出了一种确定最佳测线长度的修正方法,并结合两个具体的算例说明了修正方法的应用情况。

节理迹长线测量与面测量的精度对比

在三维节理岩体模型 (其节理长度尺寸的分布是已知的 )的基础上 ,本文利用计算机模拟了节理迹长的线测量与面测量 ,并将二者测量的结果与真实的节理长度分布进行了对比 ,结果表明 。

结构面几何特性分形研究现状及实例分析

岩体稳定性的关键在于岩体的结构特征,而岩体结构特征受控于岩体结构面的几何特性,对岩体结构面几何特性的研究一直是岩土工程领域致力于解决的重难点问题之一。20世纪70年代,分形理论的创立为结构面几何特性分析提供了较好的数学工具,在岩体结构面几何特性研究中得到广泛应用,一些研究成果充分展示了分形理论在定量描述结构面几何特性方面的优越性,使得结构面几何特性研究逐步由定性描述转向定量分析。在总结探讨前人研究成果的基础上,以西南某大型水电站工程为实例,采用分形理论,类比不均匀Cantor集,对坝区左右岸建基岩体7组优势裂隙的迹长分布区间进行统计、分形研究,结果表明,该坝区建基岩体裂隙迹长的分布区间具有良好的分形特征,且迹长区间分布的分形维数可以很好地定量表征裂隙的空间发育特征。