节理化岩体强度与力学参数估计的地质强度指标GSI法

确定大体积节理化岩体强度与力学参数是很困难的,这主要是由于节理化岩体试件尺寸太大及岩体所含节理裂隙所致.然而广义HOEK-BROWN准则的出现,为此提供了解决问题的新途径.本文提出了一种确定大体积节理化岩体强度与力学参数的简易经济的新方法——地质强度指标GSI法.

基于钻孔岩芯的RQD_I值获取泥岩地质强度指标(GSI)的方法应用研究

地质强度指标(GSI)是Hoek-Brown准则中重要的参数,其值主要是根据岩体结构和节理条件获取。在工程实践中,由于缺乏可具体量测的典型参数,GSI的取值主观性很强。在Hoek的GSI计算公式的基础上,基于对地铁勘察中钻孔岩芯的描述,引入RQD_I值确定岩体结构,并结合节理的粗糙程度和蚀变程度,建立一个新的GSI值计算公式。根据Hoek-Brown准则,利用该GSI值计算出泥岩的变形模量E_m,结果与勘察单位给出的建议值很接近,说明该方法具有一定的可行性。

煤储层渗透率与地质强度指标的关系研究及意义

为评估煤储层整体的渗透性,引入岩体力学中的地质强度指标(Geological Strength Index,GSI)来表征煤体结构。挑选有代表性的不同煤体结构煤样,与GSI图版进行比对,获取样品的GSI值,并测试相应的渗透率。地质强度指标(GSI)与渗透率相关性明显,拟合相关系数R2=0.84,表明利用GSI来估算煤储层渗透率是可行的。GSI与渗透率关系表明,水力压裂增透仅适用于Ⅰ和Ⅱ类煤,对寺家庄煤矿15号煤层来说,储层改造的最优目标为GSIc=52.7。

基于地质强度指标与区间理论的岩体抗剪强度确定方法

针对采用结构面表面特征与岩体结构的定性描述确定岩体地质强度指标(GSI)时存在主观性较强的特点,首先,以结构面表面等级(SCR)、节理特征系数(Jc)、岩体结构等级(SR)与岩块体积(Vb)分别对其进行取值量化,并根据量化指标取值过程中所具有的不确定性,采用区间数表示参数取值,在探讨各量化指标取值方法基础上建立岩体GSI区间数确定方法;其次,根据Hoek-Brown准则等效岩体抗剪强度参数转换关系,采用区间组合法进行求解,进而建立出基于区间理论与GSI的岩体抗剪强度确定方法;最后,将其用于湖南省某水电站进水口隧道岩体抗剪强度确定,与现有分析方法对比表明,该方法具有一定的合理性与可行性。在试验资料不足的情况下,该方法为岩体抗剪强度参数确定提供了一条新途径。

基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究及应用

受Hoek对泥砂岩地质强度指标(GSI)图研究的启发,在野外工作和室内试验的基础上,尝试建立一个基于矿物结构与钻探的花岗岩GSI量化取值图:(1)该图引进岩石矿物结构、完整岩芯长度、节理条件等参数来对GSI取值进行量化;(2)用典型完整岩芯照片代替GSI取值图里岩体结构的素描图,并结合野外岩芯RQD、采芯率、岩体结构等特征对该照片进行描述。根据Hoek-Brown准则,利用该GSI图计算出花岗岩的弹性模量E,其与勘察单位给出的E值最小误差为0.11 GPa,说明该图具有一定的科学性,可用于钻探的场地花岗岩体力学参数估算。

地质强度指标的模糊综合评判法

评价岩体地质强度指标(GSI)时,因其基本要素取值过程存在较大的随机性和模糊性,很难用静态的模式去准确衡量每个影响因素,岩体特征参量的模糊性反映其内在的不确定性,模糊数学理论为更客观地刻画这种特性提供有力的数学手段。首先引入岩体节理组数Jn、节理间距l和岩体完整性系数Kv描述岩体结构特征,大比例尺波形系数Jw、小比例尺光滑系数Js和节理蚀变系数Ja描述结构面条件,然后把多因素模糊综合评判理论应用到GSI系统的评价中去,并利用层次分析法确定模糊评判因素的权重,建立GSI系统的模糊综合评判模型。工程应用表明,这种方法针对性较强、误差较小,能够将地质调查勘探结果、试验结果、统计数据以及专家意见有机结合起来,从而减小研究者决策时主观性。GSI系统的模糊综合评判法为GSI系统量化提供新的途径。

Hoek-Brown准则中确定地质强度指标因素的量化

追踪Hoek-Brown准则利用岩块力学参数估算岩体力学参数所采取方法的进展及各种改进措施。指出Hoek创立的最新方法——地质强度指标(GSI)法完全依赖定性描述和个人主观经验的不足,揭示决定地质强度指标的物理因素是岩体结构类型,化学因素是岩石风化状况。引入基于钻孔岩芯不同完整长度的岩体块度指数,以定量地表征岩体结构。分析岩石风化在化学上是原生矿物水解、淋失促使矿物蚀变而导致岩性改变的过程,依此提出表征岩石风化状况的定量指标——岩石绝对风化指数,同时研究推出其计算方法。将岩体块度指数、绝对风化指数在地质强度指标的区间范围概化表上有机结合起来,构成了GSI的定量确定方法。利用该方法估计一公路隧道围岩的变形模量、抗拉、抗压及抗剪强度等力学参数,并计算塌落拱高度。与实测数据对比,其最大误差在14%左右,验证方法的有效性和实用性。

基于地质强度指标法的柱状节理玄武岩体力学强度估计

节理岩体的强度是岩体工程设计的重要参数,柱状节理岩体作为一种具有柱状镶嵌结构的特殊节理岩体,缺乏相似的工程案例,其岩体强度的确定是目前水电工程中的热点问题。本文综述了国内外相似工程中柱状节理岩体强度的研究进展,以白鹤滩水电工程为例,结合Hoek和Brown最新提出的地质强度指标法和强度准则估算了不同爆破损伤下的柱状镶嵌块状结构和柱状镶嵌碎裂结构柱状节理岩体的强度参数,并得到白鹤滩水电站的原位试验成果的验证,计算表明基于地质强度指标法的Hoek和Brown强度准则能较好的反映柱状节理岩体的强度参数。

地质强度指标量化方法综述

在广义Hoek-Brown强度准则中,如何量化地质强度指标GSI取值进而获得贴近工程岩体力学参数的问题,是众多专家学者一直在研究的课题。本文详细介绍了国内外专家对于此问题的最新研究成果,并提出了两个问题:各GSI取值方法的准确程度无法评价的问题;在改进的获取GSI表中,如何选取两个最具代表性的因素来表征岩体结构特征和岩体结构面特征的问题,这两个问题的研究将会推动岩体工程的进步。

地质强度指标对白鹤滩水电站地下厂房围岩稳定性的影响研究

在工程实践中,由于地质强度指标的取值主观性较强,难以细化地质强度指标对大型地下洞室围岩稳定性的影响。为此,基于白鹤滩水电站地下厂房洞室群,在验证已有Hoek-Brown本构参数合理性的基础上,讨论不同地质强度指标取值对围岩稳定性的影响。结果表明,厂房与主变洞围岩的变形量和塑性区深度随着峰值地质强度指标的增大而减小,且各部位变化规律基本一致;地下厂房与主变洞围岩变形、塑性区深度的变化规律及趋势可分为基本不变(地质强度指标为90~80)、缓变(地质强度指标为80~50)、陡变(地质强度指标为50~40)3个阶段;厂房上游岩锚梁处的变形量始终大于其他部位,厂房下游岩锚梁附近与主变洞上游边墙中部围岩的塑性区变化较其他部位幅度大,围岩塑性区深度增加比较明显。该研究为类似其他大型地下洞室开挖提供了理论参考。

基于岩体波速的Hoek-Brown模型GSI指标确定方法

常规的Hoek-Brown模型中地质强度指标GSI采用野外判别方法确定,但该方法受工程师经验影响较大。本文利用岩体波速、GSI与模量的关系,提出了一种采用岩体波速确定Hoek-Brown模型中GSI指标的定量计算方法,并提出了综合施工扰动影响的广义GSI指标。通过与常规方法对比,以及对长沙某项目的岩基载荷试验预测,验证了本文方法的可行性,对Hoek-Brown模型在工程中的广泛应用具有重要意义。

基于岩体强度指标和有限元法的边坡稳定分析研究

为了解决不完备勘探数据条件下地质强度指标法分析精度不足的问题,本研究采用地质强度指标法取代经验系数法设计有限元分析的参数设定方法,解决二者结合后,比较标准偏差率1倍σ值,有限元法结合地质强度指标法对比单纯有限元法,均值提升25.77倍,中位数提升25.70倍;有限元法结合地质强度指标法对比单纯地质强度指标法,均值提升111.03倍,中位数提升110.70倍。研究中将单纯岩体强度指标法与单纯有限元法相结合,形成有限元法结合岩体强度指标法的综合分析方法,发挥了岩体强度指标法对地质参数的整理效果,优化了各地质参数之间的传导关系,使原始参数的设定更佳,使得边坡稳定评价精度得到大幅度提升。

基于量化的地质强度指标在围岩力学参数评价中的应用

围岩力学参数是隧道工程围岩稳定性评价和进行数值计算的关键与难点,岩体地质强度指标(GSI)正是针对节理化围岩体提出的一种用于解决这一问题的分类体系。概述了基于量化的地质强度指标和Hoek-Brown经验破坏准则估算围岩力学参数的方法,在引入量化的扰动系数D及绝对风化指数AWI的基础上,对某公路隧道的围岩力学参数进行了评价。在缺乏原位试验与大量样本数据的情况下,该方法可较准确反映节理化围岩的力学特性,为类似工程提供参考。

利用岩体强度指标计算围岩稳定性的工程地质研究

利用一种新方法得出了某矿中央泵房的岩体强度指标。同时，分别利用岩体强度指标和岩块强度指标计算了泵房围岩的稳定性。计算结果表明：利用岩体强度指标的计算结果更符合实际情况。

基于模糊综合评判法判断重庆天白水库地质强度指标

针对地质强度指标判断较为依靠主观经验的情况,本文以重庆天白水库工程作为研究实例,通过结构面条件、波形系数、光滑系数作为判断因子,然后把多因素模糊综合评判理论应用到GSI系统的评价中去,并利用层次分析法确定模糊评判因素的权重,建立GSI系统的模糊综合评判模型。本文建立的重庆天白水库地质强度指标GSI模糊综合评判法计算值与基于传统的GSI指标评价体系计算的结果较为吻合,能够很好地应用到实例工程中。

基于地质强度指标与区间理论的岩体抗剪强度确定方法

本文较为简单地论述现今岩体抗剪强度方法。依照Hoek-Brown准则等效岩体抗剪强度参数的转换关系,采取区间组合法对其求解,从而确立起以GSI和区间理论为基础的岩体抗剪强度方法。

GSI在糯扎渡电站边坡岩体强度评价中初步应用

在地面开挖工程中,几乎所有的分析方法都离不开对岩体强度和变形特征进行评价,长期以来,从事工程地质工作的人们都在尝试寻找一种评价岩体强度的简易方法,使之能够在现场进行,利用GSI(GeologicalStrengthIndex)即地质强度指标进行岩体强度评价的方法就是由此而发展起来的。糯扎渡水电站规模巨大,边坡开挖规模大、面广,利用简单易行的岩体强度评价方法,对施工中不断揭露的不同地质情况,及时而有效地提供可供参考使用的岩体参数有着重要义意。文章先简单地介绍利用GSI评价岩体强度的简易地质方法(地质强度指标法),并将其在糯扎渡水电站边坡岩体中的应用情况与试验值进行了分析比较,试图得出该方法的适宜性。

基于岩体力学分类法的岩体经验强度指标确立

利用RMR的定义、GSI与RMR的关系,采用经验分析方法对GSI进行量化。根据量化后GSI值和矿山边坡扰动系数,确定了广义Hoke-Brown准则中的各项参数,并运用Mohr-Coulomb强度准则对Hoke-Brown曲线进行线性拟合,得到岩体经验强度参数内聚力Cm和内摩擦角m,并对紫金山金铜矿岩体进行了计算和分析。结果表明,计算结果符合经验规律,英安玢岩强度最高,构造角砾岩岩性最差,同时地开石蚀变使得岩性强度大打折扣。方法和结果对采场边坡稳定性分析具有指导意义。

基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数确定

地质强度指标(geology stresgth index,GSI)系统和Hoek-Brown破坏准则能反映岩体所处的地质环境,估算出节理化岩体的强度参数。然而,对于具有卸荷特征的岩质边坡,以往GSI的取值缺少对卸荷裂隙与坡面间空间关系的考虑。借鉴边坡岩体质量评价系数(CSMR)系统中对边坡破坏方式和结构面产状的修正方法,以西南某水电站坝肩边坡为例,提出基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数。

基于GSI的深部节理化岩体工作面稳定性分析

针对节理岩体力学参数选取困难问题,基于地质强度指标GSI,结合损伤力学原理和广义Hoek-Brown准则构建考虑节理强度的节理岩体力学模型,对深部节理化岩体工作面进行了稳定性分析。结果表明:所给出的节理等效系数能较好地描述节理间距与GSI之间的关系,节理岩体的破碎程度对工作面的稳定性产生了影响,随着岩体破碎程度的提高,工作面易发生顶板冒落、煤壁片帮等现象;当岩体较为破碎时,顶板失稳主要由节理的发育、贯通引起;岩体的完整性较好时,顶板的稳定性受采空区悬臂段顶板的影响较大。