基于MATLAB的岩体结构面三维模拟与表征单元体研究

岩体中的结构面对岩体等效物理力学参数有重要影响,当岩体体积大于表征单元体体积(REV)时,岩体等效参数趋于稳定。以新疆提依尔金矿为工程背景,使用Matlab软件,采用蒙特卡洛方法进行岩体结构面网络三维模拟,建立了与实际岩体具有相同统计特征的结构面三维模型;通过定义REV指标,综合确定岩体表征单元体为13m×13m×13m,约为最大节理迹长的3.7倍,为后续研究提供了基础数据。

结构面三维网络模拟计算RQD及精度对比研究

以汶川映秀镇百花大桥边坡岩体为实例,运用结构面三维网络模拟法计算RQD值,具体步骤为:在概率统计结构面各项参数获取结构面模拟参数的基础上,利用Monte-Carlo法生成岩体节理三维网络,在边坡震时主滑平面、主滑横剖面、水平面上各方向布置测线模拟钻孔,获取54个钻孔岩石质量指标RQD值,以其期望值作为最终RQD。以结构面测量统计得到的等效钻探RQD为真值,对比体积RQD法和网络模拟法的相对误差(体积RQD法为24.6%;结构面三维网络模拟法仅为3.3%),证实结构面三维网络模拟法相对误差要小得多,精度显著提高。结构面三维网络模拟法是计算RQD的好方法,具有广泛的应用前景。

基于三维结构面网络模拟的岩体变形模量确定方法

变形模量作为表征岩体变形特征的重要参数,是岩体工程设计的基础力学参数之一。在综合前人研究的基础上提出了基于三维结构面网络模拟确定岩体变形模量的方法,编制了三维结构面网络模拟及计算RQD值的程序。以西南山区某水电站坝址区岩体为实例,在概率统计各组优势结构面几何要素分布形式的基础上,采用Monte Carlo法生成三维结构面网络模型,据此获得岩体三维RQD值,利用RMR法进行质量评价和变形模量的确定,并与钻孔资料统计法和原位试验结果进行对比分析。结果表明:基于钻孔资料统计的估算结果与原位试验相对误差达31.62%,且其估算值偏低;基于三维结构面网络模拟的估算结果与原位试验相对误差仅为2.56%,估算结果精度较高。该方法考虑了岩体质量的空间各向异性,对岩体的质量评价和参数确定更为合理,研究成果为该工程的优化设计提供了合理的计算参数。

基于Python的岩体三维结构面网络模拟程序及其应用

结构面对岩体的物理力学性质有较为重要的影响,但在野外勘察的过程中往往难以全面查明其空间分布形态,运用计算机辅助手段对岩体进行三维结构面网络模拟是对勘察结果的有效补充。基于前人研究成果,开发了基于Python的岩体三维结构面网络模拟程序,并针对某桥基边坡岩体结构面特征生成了岩体三维结构面网络模型,体现了Python编程软件对于岩土工程应用的适用性。Python编程软件内置了许多非常完善的基础代码库以及含有丰富第三方代码库,功能强大且编程较为简捷。除了岩体三维结构面网络模拟,边坡剩余推理法的计算、赤平投影图的生成等岩土工程分析都可基于Python进行编程。

基于MATLAB的3DEC三维结构面网络模拟方法研究

为得到更加准确的三维结构面模拟结果,基于MATLAB改进了3DEC结构面产生方法,以徐家坪滑坡为例,对比传统DFN模拟方法,研究改进方法在边坡稳定性分析中的适用性。数值计算结果显示,结构面控制着边坡内部位移,在结构面密集处位移较大,在结构面上岩体具有更大的速度矢量,传统DFN方法模拟的结构面分布散乱,内部速度矢量混乱,改进方法速度矢量主要集中在结构面处,应力响应更加合理。

利用“岩体裂隙率”评价工程岩体的质量

本文提出用建立在岩体结构面网络三维模拟基础上的“岩体裂隙率”来表征岩体的质量。它可以用来衡量结构面的发育程度及岩体的完整性 ,评价岩体质量 。

小湾电站高边坡系统锚固与排水的优化设计方法

据小湾电站地下厂房进水口开挖高边坡的岩体结构与工程地质特征,采用基于结构面网络模拟的随机楔体稳定分析方法对边坡的稳定性进行了三维分析。进一步运用风险分析理论对边坡系统锚杆与预应力锚索的布置进行了优化设计,最后运用结构面网络模拟理论对排水方案进行了优化设计。

岩体节理体积频率的计算方法及工程应用

利用Monte-Carlo原理进行三维结构面网络模拟是研究岩体内节理面发育规律最常用的技术手段,节理体积频率(λv)则是影响结构面网络模拟正确与否的关键参数之一,需要根据野外实测节理线频率(λ)进行换算。利用三维结构面网络模拟程序,提出了基于线频率反演节理体积频率的新思路。首先赋给某组节理一个初始体积频率,利用三维结构面网络模拟程序,生成只包含该组节理的三维网络模型样本,计算此模型中该组节理在测线方向上的线频率,不同体积频率(λv)对应不同线频率(λ),进而可建立两者的函数关系,最后将测线方向上该组节理的线频率带入该函数即可确定其体积频率。以贵州省息烽县鱼简河水库坝址区岩体为例,按照上述思路根据测线法统计数据计算了节理体积频率,结果表明λv与λ之间呈现出高度的线性关系。当节理圆盘半径服从对数正态分布时,λv与λmax的比值约为0.4～1.0,而当节理圆盘半径服从负指数分布时,λv与λmax的比值约为1.3～3.5。最后依据《工程岩体分级标准(GB50218-94)》表3.3.1、表3.4.3和表3.4.4,分别基于线频率和体积频率对鱼简河水库坝肩岩体完整性进行了评价,结果表明,后者评价结果的可信度比前者高。