基于精细结构描述及数值试验的节理岩体参数确定与应用

岩体参数是岩体工程设计与优化的重要依据。以现场精细结构测绘为基础,借助数值计算工具,进行大样本岩体力学试验为岩体参数的确定提供了一种新思路。精细结构描述的重点在于现场地质测绘工作的细致。以统计窗为基础,结合地质素描和数码摄像技术,补充发展了一套岩体精细结构测绘的现场工作方法。以现场测绘为基础,建立岩体结构模型。同时,通过离散元数值试验与物理模型试验的对比,验证数值试验的精度,并以锦屏一级水电站为例对坝区岩体进行大样本岩体数值试验,给出应力–位移全过程曲线、应力分布、位移分布及塑性区分布等分析成果。对比发现,数值试验结果与岩体质量评价结果基本吻合,计算结果可靠。数值试验细化了岩体参数的分布特征,大样本试验将会促进工程参数风险预测和可靠度分析的发展。

岩体结构均质区划分法的适用性研究

岩体结构均质区划分是结构面统计与建模的基础。实践中以主控要素作指标、以最优划法为依据,更易获客观真实划分结果。针对国内核废料处置库北山预选区岩体结构面,开展了测窗范围截取、取样偏差及块网变异修正前处理,编程实现了多种方法下的均质区划分,初步探究各法在北山的判别力、适用性、局限性。结果表明:针对北山预选区而言,关联系数法和Mahtab法适用性较弱,Miller法最强;而Miller法中又以"34格大面积块"的划分效果最佳。将此最优划法应用至北山芨芨槽块段,希望能给结构面网络建模及后续渗流计算提供有益参考。

工程岩体完整性评价的实用方法研究

采用结构面统计与结构面结合特征识别相结合的方法,从结构面几何发育特征和结合特征两方面评价工程岩体完整性。用体积节理数评价结构面几何发育特征,并引入岩体几何完整性系数Ig来表征。根据结构面张开度和充填胶结特征将其结合程度分为5级,给出各级的定性特征描述,并引入结构面结合程度系数Ip对其量化。进而定义了岩体完整性指数将岩体完整性划分为完整、较完整、破碎、较破碎和极破碎5级,并给出对应的定性特征描述和Irm值区间。结合公路隧道工程实例,分别采用文中方法、声波测试法和体积节理数测量法对隧道围岩完整性进行了评价并对评价结果进行了比较。结果表明,文中方法得到的岩体完整性指数Irm与声波测试法得到的Kv基本一致,而体积节理数量测法的评价结果整体上大于声波测试方法。

岩体结构统计均质区的划分

本文介绍由Ｍｉｌｌｅｒ提出的基于概率统计理论的关联表分析．结合施密特投影图研究岩体结构统计均质区的划分方法。对该法进行了适当的修改，编写了相应的计算机程序．并对三峡永久船闸地区的岩体结构，进行了岩体结构统计均质区的划分，获得了良好的效果。

基于卡方检验法对长白山龙门峰裂隙岩体统计均质区划分

岩体统计均质区是裂隙岩体研究的一个重要内容,是三维裂隙网络等的基础研究范围。在列联表卡方检验基础上建立起考虑裂隙岩体迹长的方法用来划分岩体的统计均质区,即在统计均质区划分过程中考虑裂隙迹长的因素,通过列联表卡方检验建立两对比样本,计算对比样本各属性之间的实际频率,计算卡方值与临界卡方值。在判断样本之间是否具有统计相似性的基础上,建立了确定统计均质区的划分方法,使得裂隙岩体统计均质区划分更为全面与客观。

甘肃北山岩体结构均质区划分方法的探讨

岩体结构均质区是针对实际工程特点而划定的成果,在实践过程中需要根据具体工程,抓住主要矛盾,选择最具影响性的要素作为划分依据。针对高放废物地质处置预选区两个重点问题——核素迁移和围岩稳定,合理确定了花岗岩体内结构均质区划分的依据以及与之相对应的划分方法。通过实际工程应用,认为得到的结果较为可靠,过程较易于实现,有一定的推广价值。

锦屏Ⅰ级水电站坝基岩体块度指数量化取值分析

依托于锦屏I级水电工程,以实测资料为基础,系统地运用参照对比方法、数理统计分析方法和相关关系推导方法,对岩体块度指数的量化取值进行分析研究,确立整体状、块状、次块状、镶嵌、碎裂结构岩体块度指数分级临界值。它们与以往的工程相比,既具有共同性,也存在一定的差异性。因此,锦屏岩体块度指数的量化取值研究成果丰富了该领域的研究内容。所利用的研究方法,对岩体结构其他指标的确定具有借鉴意义。

地下工程岩体结构面的统计与应用研究

以煤矿岩体为例 ,分析了大小规模结构面的相关性 ,提出了地下工程岩体结构面产状的统计方法 ,阐述了多组结构面并存于一岩体时迹线间距的统计与计算方法。并用这些统计参数来确定巷道危石的最大可动区域 ,选择最佳轴线方向 ,为巷道的支护设计提供了科学依据。

钻孔裂隙岩体结构均质区划分方法研究

岩体结构均质区是针对实际工程特点而划定的成果,在实践过程中需要根据具体工程,抓住主要矛盾后,选择最具影响性的要素作为划分依据。针对裂隙岩体渗透特征这一问题,提出了以密度分区法和产状分区法相结合的均质区划分方法。密度分区法采用重叠窗口对密度绝对差这一指标进行比较来分区;产状分区法首先对列联表中实际频数偏差进行了取样偏差修正,然后利用修正数据对相邻区间进行独立性检验来确定裂隙岩体均质区;采用数学原理对两种分区结果综合考虑获得最终的均质区。将此法应用到钻孔裂隙岩体中,并验证了结果的正确性。

统计岩体力学(SMRM)——岩体工程地质力学的传承与发展

本文是中国地质学会工程地质专业委员会和中国科学院页岩气与地质工程重点实验室第五届谷德振讲座主讲报告。本文简要回顾了谷德振先生岩体工程地质力学的核心价值和历史贡献,系统介绍了30年来统计岩体力学理论和应用技术探索对岩体工程地质力学的传承和发展。统计岩体力学借鉴经典统计物理学的思想方法,提出了岩体结构几何概率模型、断续介质连续等效的断裂力学能量原理、岩体结构-应力协同控制原理、岩体强度的弱环控制原理、断续裂隙网络渗流力学原理;建立了裂隙岩体本构模型、岩体全过程变形分析方法、高储能岩体特性与岩爆机理模型、圆形硐室围岩弹性变形解析解;发展了岩体数据现场采集技术与装备、全空间方向岩体结构参数、力学参数、渗透系数计算方法,以及各向异性岩体质量分级、工程岩体主动加固方法;开发了岩体工程参数计算系统和数值分析工具JointModel。统计岩体力学的建立对岩体工程地质力学和岩体力学理论与技术进步起到了重要的推进作用。

岩体结构分形及应用研究

岩体结构包括两个基本要素:结构面和结构体。通过分形理论研究岩体结构,得出结构面和结构体分布具有分形特征。根据结构网络图,可分别求出结构面和结构体的分形维数D_(PF)和D_(VF)。结构面分布分形维数D_(PF)越大,反映结构面分布越复杂,优势面(南京大学罗国煜教授提出)发育的方向范围就越大,相应地岩休质量就更差;结构体分布分形维数D_(VF)越大,反映结构体大小分布的状况是大的结构体所占分量趋于增加,结构面的密度、迹长、总面积趋于变小,则岩体质量趋于变好。最后指出结构面和结构体分布分形维数是决定岩体质量的两个指标,是对岩体质量进行评价的合适指标。

考虑尺寸效应的裂隙岩体强度损伤力学研究

根据岩体裂隙网络的层次性分布特点,研究岩体裂隙分形结构的标度不变区间,以此划分岩体宏观损伤的不同层次。通过确定相对无损尺度,利用分形结构的标度不变性,在连续介质损伤力学框架内,预测岩体强度损伤,并根据统计强度理论,预测在荷载条件下岩体强度的损伤演化。研究表明,岩体强度的初始损伤及其演化存在一定的尺度效应。

安庆铜矿-400m以下岩体质量评价与分析

根据矿体开采要求,通过岩体工程地质调查(岩体构造调查、结构面产状统计)和质量综合评价(岩石坚硬程度、完整程度、基本质量分级、工程岩体质量级别划分)对安庆铜矿1#矿体-400m以下岩体质量进行综合评估,结果表明:岩体结构面可以分为5组,最发育结构面组优势产状与F1断层一致;开采最佳轴线方向为28°方位,重要工程(采场、凿岩硐室等)一般垂直矿体走向布置,属于稳定性有利方向;四种主要岩体属于坚硬或较坚硬岩,完整性程度较好,工程岩体级别为III级。所得岩体质量评价结论可为矿山后期开采提供基础数据支撑。

一种改进的岩体结构面产状快速聚类分析法

岩体结构面的优势产状是进行岩体工程研究与分析的基础,传统的玫瑰花图、极点等密度图等方法精度差,其结果往往只是给出优势组数。为了准确地给出结构面的优势产状,本文采用改进的快速聚类分析方法,将结构面产状表示为空间单位上半球体球面上的点,通过构造密度函数求取各数据点加权值对结构面产状进行分类判定。同时,将该方法应用于某矿山运输公路边坡优势结构面的统计分析之中。结果表明:采用该方法分析结果可靠,分类合理,能准确得出优势结构面产状,能有效消除孤立点对聚类结果的不利影响。

K-S检验在裂隙岩体统计均质区划分中的应用

采用K-S检验法,提出考虑裂隙岩体迹长的新方法来划分岩体的统计均质区,计算对比样本各属性的累积频率、K-S统计量和K-S临界值,从而验证对比样本之间的显著性差异,以此实现了对裂隙岩体的统计均质区的划分.通过对云南省马吉水电站左岸坝肩某一高程相邻两个平洞不同风化带的岩体结构统计均质区划分,计算结果表明,相邻两个平洞在弱风化下限、微风化及新鲜岩带内具有统计相似性,可以划分为统计均质区,而在弱风化上限不具有统计相似性;单个平洞在各个风化带内不具有统计相似性.此外,该方法可以运用到小样本裂隙的统计均质区划分中.

基于裂隙产状和迹长划分岩体统计均质区研究

岩体统计均质区的划分是岩体工程设计的首要步骤,因为不同的均质区内岩体的结构特性和力学特性都存在差异。大多研究考虑产状或者其他单一参数划分岩体统计均质区,却很少有人考虑多参数进行划分研究。考虑了裂隙产状、迹长两个参数,提出了一种划分裂隙岩体统计均质区的新方法,即基于秩和检验评价两个样本之间的相似性,从而实现对裂隙岩体统计均质区的划分。结合工程实例即云南省马吉水电站左岸坝肩某两高程4个平硐的岩体结构统计均质区划分,分析了多参数对裂隙岩体统计均质区划分的影响。研究结果表明:PD241和PD253、PD201和PD241分别划分为一个统计均质区,而PD201和PD251以及PD251和PD253不具有统计相似性。考虑了产状和迹长因素对岩体统计均质区的影响,划分结果较Miller方法更加合理可靠。结合现场调查分析,新方法的结果更加吻合实际情况。

钻孔岩体结构均质区划分方法研究

岩体结构均质区是针对实际工程特点而划定的成果,在实践过程中需要根据具体工程,抓住主要矛盾后,选择最具影响性的要素作为划分依据。针对高放废物深地质处置工程中钻孔岩体渗透性研究,提出了定性和定量相结合的钻孔岩体结构均质区划分方法。研究表明:基于结构面力学成因的定性岩体结构均质区划分方法存在对破碎带和蚀变带等细节考虑不足的问题,而以定量分区为主的岩体结构统计均质区划分方法(Miller法),未考虑影响岩体渗透性的主要因素结构面隙宽。最后得出将定性和定量相结合的方法来确定均质区效果更佳,这样既可以考虑到更多的结构面参数,同时也可以细化分区范围。此均质区划分方法结果能为后续的结构面网络建模及渗流计算提供数据支持。

相关系数法在岩体结构均质区划分中的运用

岩体结构在进行均质区划分时如何对其参数进行选取非常关键,岩体内不同长度的裂隙迹长不仅可以反映裂隙的空间分布特征,而且还能反映其均质性和各向异性.本文在对辽宁某抽水蓄能电站地下厂房主变洞岩体裂隙结构面调查和资料分析后,利用相关系数法并选择裂隙迹长为参数对其进行了均质区划分,得出两个不同的均质区,且将其与实际观测值对比,结果证明划分区域与现场实际较为吻合,该方法直观、便捷、易于操作,具有很强的实用价值.

地下矿山裂隙岩体结构均质区三维划分方法研究

针对现有岩体结构均质区划分方法应用于地下矿山时存在细节辨识能力偏弱等问题,开展地下矿山岩体结构均质区三维精确划分方法研究。以广西铜坑矿锌多金属矿体3^#矿块为例,从岩体空间结构展布特性出发,构建由确定性与随机性结构面耦合的裂隙岩体三维模型;将岩体模型正交网格离散化,并选取模型网格子区的块体化程度值为均质区划分判据;利用K-means算法衡量不同数据源(网格)的相似性,结合误差平方和(SSE)度量聚类质量;最后重构三维岩体结构均质区,形成了一种地下矿山岩体结构均质区三维划分方法。研究成果表明:利用该方法能够从三维角度精确划分地下矿山岩体结构均质区,可为后续岩体质量评价及岩体离散元模拟的模型构建等工作提供有益参考。

钻孔揭露岩体构造特征确定露天采矿场推荐边坡角的方法应用探讨

文章从处理钻孔所揭露出的岩体构造资料入手,提出了位于类似热带地区的具有基岩露头少、堆积层厚大、矿体埋藏条件适宜露天开采等特征的矿床的露天采矿中确定推荐边坡角的一种方法。通过详细收集弱风化及未风化且节理开启或由方解石、石膏、粘土等软弱矿物充填的岩石的岩体构造特征,图解统计节理发育密度、节理与岩芯轴夹角随钻孔深度变化关系,并以相应钻孔深度倾角标准离差作修正,提出不同露天开采深度与稳定边坡角的关系。