基于误差分析的水电工程坝基岩体三维裂隙网络动态模拟研究（英文）

大坝坝基岩体裂隙对水电工程坝体安全与稳定的影响巨大,建立准确的坝基岩体三维裂隙网络模型是坝基稳定及灌浆与渗流分析的基础。以往研究多注重对裂隙几何参数(尺寸、产状、位置、密度)的研究,估计方法复杂众多,且大多忽略了各类方法适用性及对参数估计的精度;缺乏研究裂隙模型精度及检验模型准确性的方法。针对上述问题,基于误差分析,以降低模型与实测数据偏差、提升模型准确性为目的,提出基于误差分析的水电工程坝基岩体三维裂隙网络动态建模方法。首先,对4位学者(ODA,KULATILAKE,MAULDON和SONG)提出的体密度估计方法以及另3位学者(EINSTEIN,SONG,TONON)提出的四种裂隙尺寸估计方法的误差进行对比分析,以确定较优的参数估计方法;其次,引入分形维数并基于相对绝对误差建立表征模型与实测数据偏差的误差指标;最后,根据上述成果,构建三维裂隙网络动态建模方法,以最小化误差指标为目标函数,利用下山单纯形法动态调整裂隙体密度及直径参数初始值,修正模型误差指标,最终得到统计意义上符合要求的三维裂隙网络模型。将该方法应用于某水电工程坝基三维裂隙模拟中,结果表明,三维裂隙网络模型精度较高,对实测数据的拟合程度高。

基于LHS的坝基岩体三维裂隙网络模拟

坝基岩体裂隙发育直接影响水电工程的结构安全与渗流稳定,建立准确的坝基岩体三维裂隙网络模型是分析坝体安全的基础。岩体裂隙数量巨大,分布复杂,以往的研究多采用Monte Carlo简单随机抽样方法获取裂隙参数的样本数据,进而建立二维或三维裂隙网络模型,忽略了揭露面以下裂隙数据对模拟结果的影响,计算结果稳定性差、精度低,且容易产生样本坍塌的问题。本文提出了水电工程坝基岩体三维裂隙网络的模拟方法,即在坝基揭露面裂隙数据的基础上,融合钻孔摄像技术获取的钻孔全孔壁资料,对裂隙面位置、大小、数量和产状等参数进行统计;然后采用拉丁超立方抽样(Latin Hypercube Sampling)方法对裂隙参数进行随机模拟;最终利用Visual Geo软件建立三维裂隙网络模型。该方法应用于某水电站坝基裂隙三维网络模拟中,并与传统的Monte Carlo方法进行对比,结果表明:该方法在融合揭露面裂隙资料和钻孔摄像数据的前提下,空间填充性好,模拟结果更加接近实测值,为水电工程坝基稳定分析提供了可靠的技术手段和准确的模型基础。