基于块体理论的平硐围岩稳定性分析

在平硐开挖过程中,平硐围岩以块体方式出现破坏失稳,平硐内破坏的部分被称为“关键块体”。本文以某平硐为例,根据关键块体理论的基本原理,采用赤平投影法识别可能的关键块体,并采用矢量分析法对其结论进行引证,为平硐围岩稳定性评价提供依据。得出如下结论:1.确定了组合1、2构成的局部块体为可动块体;2.赤平投影法分析与矢量分析法得到结果一致。

基于三维块体切割分析及块体理论的高陡硬岩边坡稳定性分析

硬岩边坡稳定问题通常表现为受结构面控制的块体失稳。采用三维块体切割和块体理论对某高陡硬岩边坡确定性结构面切割形成的定位块体问题、随机裂隙形成的不定位块体问题与确定性和随机结构面共同切割形成的半定位块体问题进行较为全面地计算分析。结果表明:当存在较多产状和位置变化复杂的确定性长大结构面时,采用传统块体理论方法进行组合并确定不同组合形成的关键块体,则工作量大,且块体形态特征难以确定。然而,三维块体切割分析可以快速搜索得到所有块体。在综合考虑结构面延伸为110 m,搜索得到体积大于100 m^(3)的可失稳块体有6个,但块体稳定性均较好,不需要采取支护措施;随机节理裂隙形成的不定位块体,在重力的作用下,不存在失稳问题;确定性与随机性结构面共同形成的半定位块体,只在少数断层旁边出现,其稳定性均满足设计要求。该边坡的岩体结构面切割形成的块体问题不突出,结构面组合特征对边坡的稳定性影响较小。

基于关键块体理论的大跨径隧道连续塌方发生机理研究

以大跨径隧道初期支护后发生的空间和时间上的连续垮塌为例,运用关键块体理论,对龙潭湾隧道连续塌方过程进行理论推衍,分析连续塌方发生机理,采用数值技术模拟关键块体失稳前后周边围岩应力应变的改变,与理论分析相互论证连续塌方发生机理,最终形成连续塌方的影响因素和连续塌落机理,以期为类似隧道施工中连续塌方灾害的防治提供参考价值。

基于块体理论的多结构面控制下岩质边坡关键块体研究

岩质边坡具有不连续性、多变性及各向异性的特点,其稳定性很大程度上受边坡内部发育的多结构面的影响,表现为块体的不稳定性,因此,寻求对边坡稳定性造成不良影响的关键可动块体是一项重要课题。通过块体理论全空间赤平投影与矢量计算的方法,捕获关键块体,并通过矢量计算确定块体的运动方式,计算其稳定系数,证明了全空间赤平投影在确定可动块体上的简便性,其直观的图示能避免矢量法较为繁琐的计算步骤,而在可动块体运动形式的判别上,两者必须相辅相成。通过应用块体理论确定的关键块体相较于传统方法应用于岩坡稳定性分析时强调的“整体性”而更加侧重于边坡内部块体的“个体性”与“精准性”,突破了岩质边坡稳定性分析的模糊性问题,也使边坡防治更精准更具针对性。

渗流力和结构面水弱化作用下裂隙岩体边坡块体的稳定性

裂隙岩体渗流是影响岩体稳定性的重要因素之一。裂隙中的流体流动不仅会产生渗流力,而且会降低裂隙面的强度,致使边坡失稳、隧道塌方等事故频发。为揭示渗流作用对裂隙岩体边坡块体稳定性的作用机理,基于关键块体理论,提出一种同时考虑渗流力和结构面水弱化作用的稳定性分析方法,其中,渗流力基于渗流理论和统一管网法计算,结构面水弱化根据经验公式确定。以某岩质边坡为例,采用该方法对边坡在渗流作用下的块体稳定性开展研究。研究结果表明,渗流力与结构面水弱化作用对裂隙岩体边坡块体稳定性的作用方式不同,渗流力既会改变块体的抗滑力又会改变块体的滑动力,对块体稳定性的影响较为复杂,包括改变块体的稳定状态、滑移面、失稳形式;结构面水弱化只降低块体的抗滑力,进而降低块体的稳定性,不改变块体的失稳形式。此外,对于裂隙边坡工程,通常存在一个最危险渗流压力值。

块体理论在荒沟抽水蓄能电站地下厂房系统硐室群围岩稳定性分析中的应用

荒沟水电站地下硐室群开挖区围岩裂隙较发育,因此确定硐室群开挖面上可能产生的块体及其稳定性对工程施工意义重大。综合考虑荒沟水电站地下硐室群地质条件及其裂隙较多的特点,采用适合于裂隙岩体稳定性分析的块体理论,对其围岩稳定性进行分析。由于需考虑的裂隙多而导致计算量较大,因此分析方法采用可实现程序化的矢量分析法,依据其原理并结合地下硐室三维坐标体系,应用大型数值软件MATLAB编制计算程序。该程序通过输入结构面产状、测点坐标等工程数据,依次分析各关键块体,得到其顶点坐标、体积、稳定系数等相关信息,再利用CAD展示关键块体在三维空间中的位置和几何形态,从而为地下硐室群的开挖施工提供指导。

块体理论在三峡工程中的应用

在介绍裂隙随机块体和定位块体研究方法的基础上，提出一种块体运动模式的矢量判别方法，应用块体理论对三峡地下厂房围岩裂隙随机块体及大型断层定位块体和三峡船闸高边坡块体进行分析，并对加固后块体的稳定性进行研究。

块体理论赤平解析法在龙滩水电站地下厂房洞室群稳定分析中的应用

龙滩水电站地下厂房开挖区域岩体不连续面发育,确定厂房开挖面是否可能产生可动块体并判断其稳定性具有重要实际意义。块体理论是适用于分析断层、节理发育破碎刚性岩体稳定性的有效方法,在对场区工程岩体勘察资料的详细研究基础上,运用块体理论赤平解析法分析龙滩水电站地下厂房洞室群的稳定性,对各开挖面构成可能移动块体的不连续面分布情况进行较系统的评价,得出厂房各部分可动块体分布的直观统计结果,为设计有效的加固方案提供了依据。

小湾拱坝坝肩稳定的弹粘塑性块体理论分析

综合运用岩石块体的自动识别方法、岩体网络无压渗流分析方法和弹粘塑性块体理论 ,成功地分析了小湾拱坝坝肩岩体的渗流场和应力场 ,得出了坝肩岩体变形与屈服区分布规律以及稳定安全度评价 .结果表明 ,弹粘塑性块体理论作为一个比较完善的系统 ,不仅前处理简单 ,计算精度高 ,而且能模拟复杂的地形地质条件 。

关键块体理论在百色水利枢纽地下厂房岩体稳定性分析中的应用

介绍了关键块体理论的工程应用技术,包括不定位块体分析、定位块体分析、随机块体分析、块体形态分析与显示、块体稳定性分析及支护措施建议等。在不定位块体分析中,根据节理平均长度假定块体的最大边长,分析块体几何形态特征,进行洞室内最大块体形态分析与显示,由此确定在支护中需要针对性考虑的关键块体,再根据块体几何特征与结构面抗剪强度,分析块体稳定性及所需的锚固力;在定位块体分析中,通过调查实际结构面出露情况,分析块体的实际形态,包括凹形块体的形态,并进行稳定性分析与支护设计校核;在随机块体分析中,随机生成结构面网络并进行随机块体搜索。在这套工程分析技术研究中,发展了一些新技术,如假定块体最大边长分析块体形态、凹形块体形态分析与显示、块体稳定性分析与锚固支护建议等。

基于块体理论安全系数的隧道优化设计

以连云港后云台山隧道为工程地质背景。所研究隧址区主要岩性较为单一,以硬质的变粒岩为主,部分地段见软弱的绿片岩层,软硬岩层交切,在洞顶和洞壁容易形成掉块和坍塌。考虑到其结构面控稳的特点,利用Unwedge程序,将块体理论应用于指导隧道优化设计,包括洞形的选择,隧道走向的优化、支护参数的确定等。通过实例分析与计算证明,块体理论在低地应力区结构面控稳的地下洞室的优化设计中具有重要的理论价值和实际意义。

块体理论赤平解析法在锦屏二级水电站皮带机隧洞稳定分析中的应用

块体理论是适用于分析节理发育破碎刚性岩体稳定性的有效方法。锦屏二级水电站皮带机隧洞岩体不连续面发育,隧洞开挖面是否产生可动块体影响着皮带机隧洞的稳定性。在对皮带机隧洞详细的地质调查和研究基础上,运用块体理论赤平解析法分析皮带机隧洞的稳定性,对各不连续面和开挖面构成的可动块体滑动形式进行判断,得出了块体的失稳形式以单面滑动为主,双面滑动和垂直掉块相对较少的结论;同时得出皮带机隧洞各部分可动块体分布的直观统计结果,即皮带机隧洞左侧墙,左、右顶拱失稳块体较多,右侧墙较少。

块体理论与数值模拟结合应用于块裂岩质边坡稳定性分析

由于结构面的存在,块裂岩质边坡的完整性遭到破坏,并且岩体的力学性质和应力分布也直接受到影响,因此块裂岩质边坡稳定性分析十分复杂。块体理论是近年来发展和完善的一种适合于岩体稳定性分析的较行之有效的分析方法。但块体理论不能充分反映岩体结构面间的相互作用,而数值分析模拟具有可充分考虑岩体结构面间的相互作用的特点。应用块体理论,判识可移动块体类型及失稳模式,在确定可移动块体的基础上,结合数值分析模拟,对边坡稳定性进行分析,并且揭示块裂岩质边坡的失稳机理,为块裂岩质边坡稳定性分析提供一条新途径。

块体理论在金属矿山关键块体辨识中的应用

将块体理论应用到金属矿山关键块体的辨识,用来解决金属矿矿体覆岩破坏与移动规律。在分析了可动块体的受力情况和块体运动的3种模式的基础上,推导出了在3种运动模式下块体的净滑动力,从而为辨识关键块体提供了理论依据。随后结合某矿山实例,分析可动块体的受力特征,找出了控制采空区稳定性的关键块体,为保证采空区的稳定性和控制地表塌陷提供了重要的理论依据。

块体理论及其在洞室围岩稳定分析中的应用

由于工程需要,常常在岩体中开挖各种洞室,这些原处于不连续状态的由空间断裂块体组成的天然岩体伴随着岩体洞室的开挖,相应产生整体或部分块体的移动,出现不稳定甚至破坏效应。而文章所提及的块体理论是近几十年来发展和完善起来的用于解决非连续块状岩体岩石工程的重要方法之一,得到了广泛的运用和验证。文章通过简单算例分析快体理论应用于实际的原理和运算过程,并同时利用UNWEDGE程序计算进行比较、分析,寻找出不稳定块体,给工程实践提供参考,以保证工程安全性。

岩体稳定性分析的块体理论方法研究

稳定性分析是岩体工程研究的核心问题,块体理论是常用的岩体工程稳定性分析方法之一。经典块体理论具有严格的数学证明基础,但它也是在对现实世界高度抽象和假定的前提下,与实际要求存在一定的距离。通过对经典块体理论的基本原理及其建立以来一些学者对它的研究和典型发展进行了总结和概括,提出了从有限性、可动性、主动稳定性和被动稳定性4个角度对块体进行整体分析,认为岩体结构面是控制块体稳定性的关键,结构面的模拟和块体系统模型的构建是块体稳定性分析的核心,发现块体稳定既受内在因素如结构面特征的控制,又受外界条件如各种荷载的影响,并且随时间而动态变化。最后指出了下一步可能的发展方向,对块体理论的发展具有积极的指导作用。

块体理论在水电站洞室围岩稳定分析中的应用

在水电站地下厂房的施工过程中,由于岩体天然应力状态遭到破坏,伴随着地下洞室的开挖,相应的产生整体或部分块体移动,出现不稳甚至破坏效应,给施工带来严重的威胁,直接影响施工的进度和安全;至上世纪八十年代,石根华博士正式提出关键块体理论以来,随着研究的深入,该理论已被广泛的应用于实践之中。文章以大岗山水电站地下厂房为实例,通过对主厂房地质素描图的节理进行统计分析,搜索出随机块体进而分析其是否为关键块体并利用块体理论的矢量解析判别法对其进行稳定性评价,进而为施工支护提供依据,为地下洞室的块体稳定性分析提供了一种准确快捷的途径。

岩石块体理论中三维随机块体几何搜索

运用地质统计学与计算机技术随机模拟生成三维结构面网络,并在对前人关于结构面地质统计分析、结构面网络模拟、砍树、寻找封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域等研究的基础上,运用交点组合法,通过交点旋转方向及空间位置的判断等过程,形成搜索三维随机块体的方法。运用该方法对边坡交棱处、洞室顶拱进行随机块体的搜索,并对块体的形态、大小及空间分布特征进行统计分析,从而实现了边坡和洞室工程的随机块体分析。算例表明,该方法可以在工程分析中得到较好的应用。

基于块体理论赤平解析法的地下水封油库围岩稳定性分析

针对块体理论赤平解析法在实际应用过程中存在的不足,对原赤平解析法进行完善和补充。在此基础上升级赤平解析法软件Block V1.0,研发Block V2.0,新增结构面特性选择、洞室断面选型等功能,并分析锦州地下水封油库在自重力、地下水和油压不同情况下的围岩稳定性。分析结果表明:(1)地下水封油库开挖面中顶板最危险,6组主要节理面中J1,J2为优势结构面,在施工期和运营期应加强监测;(2)地下水较大程度地增大块体失稳的可能性,而油压则在某种程度上对块体保持稳定起到有利作用。

基于块体理论的岩壁吊车梁岩台稳定性分析

水电站地下厂房岩壁吊车梁岩台成型的质量好坏直接影响工程的进度及后期运行的安全,开挖过程中,岩台的破坏模式主要为块体失稳,研究块体的稳定性尤为重要。利用块体理论的基本原理,结合全空间赤平投影找出结构面组合形成的可动块体,进而分析块体的受力及稳定性。引入广泛应用于地下工程围岩稳定分析的Unwedge软件,验证块体的分析结果。结合西南某水电站主厂房岩壁吊车梁的工程实例,结果表明:在开挖过程中,应重视各优势结构面组合形成块体的稳定性;Unwedge软件分析能较好地应用于岩壁吊车梁稳定性的分析中。