裂隙图像识别技术在天峨龙滩特大桥拱座地基岩体完整性评价中的应用

在天峨龙滩大桥拱座地基岩体完整性评价中,存在无介质环境下钻孔声波探测手段受限,而常规钻孔取芯分析岩体完整程度存在精度低、效率慢等问题,缺少在包气带内的岩体完整程度定量化评价的有效手段。文章针对以上问题,提出了利用颗粒(孔隙)及裂隙图像识别与分析系统(PCAS)对钻孔电视孔壁岩体影像进行完整程度参数量化研究,与岩体声波探测获得的Kv值进行相关性分析,获得两者之间的相关性关系和拟合关系式,从而获取拱座地基全域岩体完整程度的量化指标。依靠钻孔电视技术适用环境广泛和PCAS裂隙识别高效准确的技术优势,研究成果成功应用于天峨龙滩大桥拱座地基勘察设计阶段、施工阶段岩体完整程度的定量化判别。

耦合多源勘察信息的水工岩体完整性智能评价方法

岩体完整性是评价水工岩体质量等级的重要参数,传统方法往往采用的单一指标难以全面反映结构面、地下水、卸荷等地质条件对评判结果的综合影响。提出了一种耦合多源勘察信息的水工岩体完整性智能评价方法。首先利用合成少数类过采样算法对勘察信息数据进行均衡处理,改善数据集结构;进而采用随机森林算法分别对原始岩体完整性数据和预处理后的数据进行预测,结合实际工程数据进行有效性及适用性验证,并针对影响岩体完整性的不同因素对预测结果进行了讨论分析。结果表明,所提出的方法对数据集的均衡处理可有效改善少数类岩体样本完整性的评价准确率,通过耦合并挖掘不同完整性指标中的深层信息,实现岩体完整性的智能评价,为进一步辅助岩体质量评价提供新的方法。

基于图像融合特征的水工岩体完整性评价方法

水利工程多建设在地质条件复杂多变的高山峡谷,因此坝址及库区的岩体完整性评价对于工程建设具有重要意义。但岩体完整性评价常采用手工作业的方式,经济成本和时间成本较高。针对这一问题,本研究采用知识迁移的方法实现岩心图像特征的深度融合,进而提出基于权重支持向量机(WeightedSupportVectorMachine,WSVM)的岩体质量评价模型,最终实现水工岩体完整性的智能评价。通过对比基于单一深度模型特征和深度融合特征的水工岩体完整性智能评价模型可以发现,深度特征融合能有效提升模型性能,准确率提升5%以上;另一方面,本文也对比了WSVM和SVM及其他机器学习模型,证明了WSVM模型在水工岩体完整性智能评价中的有效性。本文提出的方法能在一定程度上实现水工岩体完整性评价的自动化和智能化分析,为水工地质勘察和水利工程建设提供新的方法。

软岩地区三叠系中统巴东组岩体完整性评价方法

依托奉节地区某试验场地三叠系中统巴东组(T2b)岩体,通过抽样法布点取芯,统计岩芯获得率,并与传统波速测试方法进行相关性分析,研究岩芯获得率与岩体完整程度间关系,评价工程地质勘察中的岩体完整性。根据岩芯获得率指标将岩体完整程度分为5级,结果表明:岩芯获得率法能直观并量化的反映岩体完整程度,尤其对于岩体完整程度变异性大,或岩体完整程度难以判定的工程场地较为适用。

基于钻进过程指数定量评价岩体完整性原位试验研究

钻孔过程中钻具实时响应特征蕴藏着大量工程地质信息,通过解译钻进数据定量评价岩体完整性,可为快速获取工程岩体的地质特征提供新途径。采用高精度数字液压、扭矩、转速和激光位移传感器监测地质钻机传动部位,搭建了新型地质钻机数字钻进监测系统。开展了均质材料和裂隙岩体原位钻进试验,根据实时、连续及同步获取的钻具响应特征参数,建立了钻进压力、钻进扭矩、钻头转速和钻进速度的函数关系。在此基础上,滤除钻机机械参数对钻进速度的影响,提出了用于表达岩体完整性的新指标——钻进过程指数。研究发现,钻进过程指数的数字变化趋势能综合反映岩体的破碎程度,能通过信息化方法和数据运算获取岩体完整性,削减了人工统计RQD和编纂岩芯柱状素描图等繁杂的工序,还降低了人为主观因素的不利影响。

基于钻孔摄像技术的岩体完整性评价方法

通过钻孔摄像技术获取岩体的结构特性,提出一种评价岩体完整性的新方法——RMDI法,并应用于开滦煤矿唐山矿区数字钻孔摄像工程地质勘测中的离层孔。结果表明:(1)高精度的钻孔图像能为岩体完整性评价提供可靠的结果;(2)DIDF能反映钻孔壁岩体完整程度的轴向分布状况;(3)RMDI法用于评价岩体完整性是可行的;(4)RMDI法能实现全孔段或局部孔段的岩体完整性评价,完成对岩体不同完整段的位置搜索。

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。

岩体完整性指数与弹性模量之间的关系研究

岩体弹性模量值与其完整性指数之间有密切关系,通过其完整性的研究可以间接推断弹性模量值。引入钻孔摄像及相关分析方法获取岩体完整性指数,采用损伤力学原理分析该参数与岩体弹性模量的关系。结果表明,在岩块弹性模量近似不变的情况下,两者之间应具有正线性相关关系,现场试验结果验证了该结论的正确性。另外,对岩体完整性指数和岩石质量指标与岩体弹性模量之间的相关性进行对比结果表明,岩体完整性指数与弹性模量的相关性更好。

采用全空间块体搜索技术初步研究岩体完整性

岩体完整性包括两方面含义:岩体切割程度和岩体块度。全面反映岩体完整性需要同时考虑结构面间距和长度,而不仅仅是间距。采用全空间块体搜索技术,可直观形象地对岩体切割程度及块度进行研究。结果表明,迹长间距比越大,岩体被切割程度越高,完整程度越低。当迹长间距比为3～4时,岩体被切割成较为离散的块体,对应于完整程度为较破碎即完整～破碎岩体的过渡阶段,结构类型为次块状。岩体块度不完全取决于结构面间距,还与切割程度有关,即要考虑到迹长间距比,当岩体被完全切割(迹长间距比大于3～4)时,块度才基本只受间距控制。这些结论可以作为岩体完整程度及岩体结构类型划分的补充条件。另外,以迹长服从对数正态分布为例,讨论不同迹长分布对所得结果的影响。最后,根据典型工程实例的结构面地质统计资料,分析岩体完整性及结构类型。研究途径和结论对于深入认识岩体完整性具有较大意义。

锚注加固对岩体完整性与准岩体强度的影响

基于葛泉煤矿锚注加固段和非锚注加固对比段巷道钻孔岩芯情况，分析了锚注加固对岩体完整性与准岩体强度的影响．根据巷道矿压显现与维护状况。

基于钻孔图像的孔壁岩体完整性计算及在裂隙岩体灌浆效果评价中的应用

灌浆是改善裂隙岩体质量最常用的技术手段。针对目前灌浆效果评价依据的单一性,通过钻孔图像中岩体完整性的计算,研究了灌浆前后孔壁岩体完整性指数RMDI的变化以及岩体质量的改善情况。详细描述了钻孔图像中裂隙参数的计算过程,获得了裂隙产状、隙宽等参数,通过图像识别将裂隙的充填特征分为未充填、半充填和完全充填三类。在岩体完整性指数密度函数的基础上,建立了岩体完整性指数的计算公式,并总结了RMDI与岩体完整程度的对应关系。对灌浆前后RMDI的变化进行了统计分析,结果显示通过灌浆处理,孔壁岩体完整程度有明显的改善,灌浆效果明显。最后,对部分典型区段的孔壁图像和透水率结果进行了综合比较,裂隙得到了较好的填充,进一步验证了本次灌浆处理的效果明显。研究结果表明利用钻孔图像以及孔壁完整性指数评价灌浆效果是可行的,弥补了压水试验结果评价依据的单一和局限性。

隧道工程岩体完整性新的评价参数及方法

研究目的:隧道围岩分级是隧道勘察设计中的重要参数,以往工作中主要通过地质调查法、钻探法、物探方法定性判识隧道岩体完整程度,物探法主要以弹性波速度作为岩体完整性评价的参数,但针对深埋隧道,由于埋深大,难以直接从地表获得隧道洞身岩体的波速值,使得围岩等级的划分缺少依据。本文建立层状岩体模型,通过研究分析岩体几何参数与电性参数的相关关系,拟提出一种新的围岩完整性评价参数及方法。研究结论:(1)基于层状岩体模型电阻率计算公式,推导出岩体几何参数与电性参数的相关关系,提出了一种新的表征岩体完整性的参数——岩体完整性系数Kr;(2)Kr表征完整岩石在单位岩体中所占的比例,Kr值越大,岩体越完整;(3)通过钻孔综合测井试验,论证Kr可以作为评价岩体完整程度的量化指标,初步统计得出Kr与岩体完整程度量化关系表;(4)Kr评价岩体完整性方法可用于铁路隧道勘察设计阶段,也可用于其他地下工程勘察设计阶段。

岩体完整性系数确定及应用中的几个问题探讨

岩体完整性系数是一个与岩体质量和强度有关的地质参数,用于岩体完整程度划分、工程岩体质量分级等方面。然而不同的规范在岩体完整性系数的确定和应用等方面存在分歧。本文分析了岩体波速测试方法、岩体风化状态对岩体完整性系数的影响以及岩体体积节理数与岩体完整性系数的关系,并对岩体完整性系数应用中存在的问题进行了探讨。确定岩体完整性系数时,若岩块与岩体弹性波速的测试方法不同,应进行修正。所测试的岩块与岩体应处于相同的风化状态。采用岩体体积节理数确定岩体完整性系数时应考虑岩体中结构面的张开宽度和充填情况。应注意区分规范中围岩工程地质分类与岩爆判别中的围岩强度应力比的不同地质含义。

基于钻孔超声波成像测试技术的岩体完整性分析

钻孔超声波成像测试技术能够提取工程勘察钻孔中岩层产状信息并提供钻孔岩层三维信息图。在某工业园区的工程勘察中,完成了多个钻孔的超声波成像测井,以其中的一个钻孔为例,研究分析了钻孔超声波成像测试获取的结构面倾角、倾向和节理方位频率图等。结果表明:钻孔超声波成像测试技术可以对钻孔所揭露的岩体完整性进行定量分析,为区域稳定分析、工程岩体质量分级及工程设计提供重要基础数据,对提高工程勘察质量具有重要意义。

隧道掌子面岩体完整性系数快捷测试布置方法研究

为满足隧道施工期间掌子面围岩完整性快捷判定的需要,文章分析了岩块(体)波速现场快捷测试布置的原则,结合国内主流规范标准,采用对比法剖析了岩体结构面间距的划分标准,采用数学分析法研究了岩体完整性与结构面间距的量化关系。基于此,文章首次提出了岩块波速与岩体波速测试应遵守的声波对穿距离的控制标准Dr和Dm,并对测区、测点的布置方法及接收换能器系统进行了设计。结果表明,该测试方法在满足对整个掌子面和不同产状结构面全局把控的前提下,实现了测试快捷的目的。

K_V法在判定岩体完整性中的应用

使用某花岗岩体内16个钻孔的资料,用KV法分别对该岩体的强、中等、微风化层的完整性作出判断,并与钻孔揭示的实际情况进行比对,结果证明:在具备大量、较准确的波速测试数据的前提下,用KV法判断岩石的完整性所得出的结论和实际情况几乎完全一致。

岩体完整性对载荷干扰定量分析的影响——以天津小辛庄应变为例

定点形变观测是监测地壳形变和捕捉地震前兆的重要手段,具有广阔的应用前景。在定点形变的日常观测中,经常碰到各种“载荷干扰”,然而,在定量分析此类干扰的影响时,不少研究没有考虑具体场地岩体的完整(破碎)程度,简单地采用了通用的“岩石弹性模量”而非“岩体弹性模量”,从而影响到最终结果的解释及异常或干扰的识别与排除。文中以天津蓟县小辛庄的洞体应变为例,阐明应当考虑具体场地岩体的完整性,才能更准确地评估外界载荷干扰的影响。野外调查及数值模拟结果表明:1)小辛庄周围岩体的体积节理数普遍>32条/m^(3),达到比较破碎的程度;2)研究区岩体的弹性模量仅为完整岩石弹性模量的0.10~0.19倍,即在相同的应力条件下,外界载荷干扰的影响将被放大5~10倍;3)2019年9—11月于桥水库蓄水期间,水库水位的上升对小辛庄应变SN向所产生的压缩应变理论值为(93.76~200.91)×10^(-8),约占实际观测值的10%~21%;4)2019年9月小辛庄洞体应变出现的破年变变化并非是地震前兆异常,而有可能是受于桥水库的库容变化影响所致。

岩体完整性对弹体侵彻深度影响的数值模拟

在现行的弹体侵彻公式中,别列赞公式由于未考虑岩体完整性程度,侵彻深度计算结果和实战相比偏大较多,相对保守。根据工程岩体分级标准,对岩体模型进行了量化。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了155mm榴弹对5种不同完整级别岩体的侵彻,得出各种工况下岩体的von mises stress云图和弹体侵彻深度变化曲线。将模拟数据与别列赞公式计算值进行对比分析,得出了数值模拟时弹体侵彻深度的修正系数。

利用声波全波列测井技术确定露天矿边坡岩体完整性系数

利用声波全波列测井技术对现场探矿钻孔进行声波测试,与室内实验室岩芯声波测试结果对比,可求得岩体完整系数,对露天矿边坡岩体完整性做出评价。该法在新疆某露天矿应用,实际应用效果良好,较为准确地确定研究范围内岩体完整性系数,为矿山设计提供依据,可为类似矿山提供借鉴。

基于钻孔摄影技术的岩体完整性分析

本文主要介绍了钻孔摄影技术的设备、工作原理、结构面参数等主要内容,结合工程实例,基于工程勘察钻孔摄影技术成果,对获取到的结构面参数,包括岩体产状、裂隙密度、裂隙位置等方面进行统计研究,进而分析和判断岩体的完整性。研究表明,钻孔摄影技术可以用于评价岩体质量,为工程岩体质量分级和工程设计提供可靠的基础数据。