基于与测线交切半迹长的岩体随机结构面平均直径估算

假定岩体随机结构面形状为薄圆盘,为能科学合理估算其平均直径,基于半迹长测线法,在未对分布形式作任何假设的条件下,通过理论推导获得与测线交切半迹长和岩体随机结构面直径之间的普适关系式.为便于工程应用,假设岩体随机结构面直径服从负指数分布,推导出其平均直径和与测线交切平均半迹长的关系式,基于该式提出一种岩体随机结构面平均直径的估算方法.采用岩体随机结构面三维网络模拟技术对此方法进行应用检验,结果表明,该方法具有较高的准确性与较强的工程适用性.

适用于半迹长测线法的岩体结构面直径新试算法

当假定结构面形状为圆盘时,直径成为岩体结构面空间分布的重要参数,需由实测迹长推求。提出直径新试算法,以Monte Carlo法模拟结构面几何要素分布、解析几何学推导分布关系、Excel或C++等编程试算直径分布使试验逼近实测未删截半迹长分布,此时试算直径分布为最佳直径分布。由于结果具有离散性,进行降低离散性试验,发现多次试算取平均值能有效降低离散性。新试算法较Priest-Zhang算法更准确、容错能力更强、计算速度更快、硬件配置更低、文件和内存占用量更小、编程更简便、运行更稳定,且较Priest-Zhang算法、黄磊前期算法适用分布形式更广。新试算法填补了在半迹长测线法中能够适用于多种分布形式的直径准确算法鲜见的空白,在汶川地震区得到成功验证,值得推广。

适用于半迹长测线法的岩体结构面迹长与直径关系新模型及新算法

适用于半迹长测线法的岩体结构面迹长与直径概率关系需要研究,基于弦端点在圆周上随机分布、弦中点在圆某一直径上随机分布、弦中点在扇形内随机分布、弦中点在扇形圆弧且直径上同时随机分布、弦中点在扇形直径上随机分布(广义模型)这5种不同等可能假设,得到未删截半迹长与直径的5种概率关系模型,理论与实例证明前4种模型在半迹长测线法中不适用或适用性不强、广义模型适用性强,5种模型填补未删截半迹长与直径概率关系方面的空白。当直径服从均匀分布形式时,提出广义模型直径新算法,在汶川地震中得到成功应用,值得推广。

适用于半迹长测线法的岩体结构面直径Priest-Zhang算法和修正算法适用性

由概率论推导提出能够纠正截短偏差的修正算法,工程应用前为明确2种算法适用范围,先采用2种算法由实测半迹长分布估算直径期望,然后对比2种算法估算的直径期望与真实直径期望的相对误差,进行21组对比试验。结果表明:Priest-Zhang算法估算的直径期望是截短值的线性递增函数,修正算法估算的直径期望是截短值的水平线性函数;截短值较小时,2种算法接近,采用前者已能够获得较高精度,纠正截短偏差意义不大;截短值较大时后者明显更精确,纠正截短偏差能够大幅提高精度,应选用后者。汶川工程实例表明:当截短值为0.1 m时,2种算法具有高精度且估算结果接近,值得推广。

基于半迹长测线法的岩体结构面全迹长概率分布及平均迹长新算法

半迹长测线法是当前野外结构面数据采集中最为常用的一种采样方法。目前基于半迹长测线法估算结构面平均迹长的研究成果很少。在对基于半迹长测线法估算岩体结构面全迹长概率密度函数及平均迹长的方法进行改进的基础上,通过建立3种新的考虑结构面产状分布特征的迹线与测线的交切概率模型以及新的半迹长累积概率模型,推导得出由半迹长概率密度函数显式表达的全迹长概率密度函数,并据此得到半迹长服从典型概率分布形式时,在结构面产状分布影响下的全迹长概率密度函数及平均迹长。最后应用汶川老虎嘴岩质斜坡单组结构面几何参数对上述成果加以验证,将模拟结果与实测半迹长样本进行对比,结果表明,所提出的方法计算精度明显高于传统方法,证明该算法的优越性。同时对迹长均值与结构面产状关联性进行分析,为测线法野外结构面采样工作提供建议。