随机块体影响下地下洞室开挖面安全评价方法研究

为全面揭露开挖面上潜在的随机块体,评判地下洞室局部稳定性,提出基于力学和能量角度的随机块体影响下的地下洞室开挖面安全评价方法。首先,依照随机结构面位置、产状、出露长度、间距、黏聚力和内摩擦角的分布范围,制定分区均匀试验设计方案并生成均匀分散的随机结构面组;然后,将其建入有限元模型并应用改进的单元重构-聚合方法搜索随机块体;最后,综合各次试验结果,以力学安全系数、能量危害指标评价开挖临空面的稳定性。工程实例表明,该方法可充分模拟随机结构面的组合效应,有效提升随机块体的搜索效率,清晰展现系统支护后仍存在隐患的位置,进而指导施加局部支护措施。

随机块体统计分析及其工程支护意义

随机块体统计分析对于深入认识随机块体发育特征,定量分析块体系统支护参数具有重要意义。在随机块体几何搜索分析结果的基础上,对随机块体大小及平均大小等的统计分布规律进行研究。结果表明:块体大小满足负指数分布规律,块体平均大小及覆盖率满足Γ分布。在随机块体统计分析结果基础上,提出了确定块体系统支护设计参数的分析思路,例如根据块体埋深的分布规律,通过可靠度思想,可以确定锚杆长度。研究成果揭示了随机块体的统计分布规律,并为随机结构面切割下的块体支护分析探索了一个新的方法。

西龙池抽水蓄能电站地下厂房随机块体稳定性分析

基于三维裂隙网络模拟技术和块体理论,对山西省西龙池抽水蓄能电站地下厂房进行了随机块体的稳定分析与预测。验算了系统锚喷支护对不稳定块体的支护效果,论证了不稳定块体的加固措施和支护参数的合理性,为工程设计和施工提供了可靠的依据。

三峡工程地下厂房随机块体稳定性分析

应用块体理论、正交设计方法对三峡地下厂房围岩中裂隙可能构成的随机块体类型、几何特征与稳定进行了分析.所获结果表明:三峡地下厂房的随机块体的虽然稳定性较好,但最大埋深仍可达7~8 m,为确保围岩的稳定,系统锚杆的支护长度应大于7 m.

某水电站地下洞室随机块体稳定性评价及系统锚固设计

地下洞室中的随机块体是指由岩体中的随机节理或者基体裂隙构成的不确定性块体 ,在已建的地下厂房中 ,这类块体大量存在 ,这类块体的稳定性会对洞室的施工安全造成较大的影响。在设计中这类块体常常是通过系统锚杆进行加固 ,但由于块体位置随机性和几何特征的不确定性 ,使得系统锚杆的长度和间距很难确定。本文以某水电站的地下洞室为研究对象 ,在深入了解地质条件、岩体结构特点的基础上 ,找出可能构成随机节理的分布规律 ,再分析节理与节理、节理和Ⅰ、Ⅱ类确定性结构面可能的组合 ,得到可能的随机块体 ,然后采用块体理论评价其稳定性 ,得到随机块体的几何特征和稳定状况 ,总结出最优的锚杆长度 。

岩石块体理论中三维随机块体几何搜索

运用地质统计学与计算机技术随机模拟生成三维结构面网络,并在对前人关于结构面地质统计分析、结构面网络模拟、砍树、寻找封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域等研究的基础上,运用交点组合法,通过交点旋转方向及空间位置的判断等过程,形成搜索三维随机块体的方法。运用该方法对边坡交棱处、洞室顶拱进行随机块体的搜索,并对块体的形态、大小及空间分布特征进行统计分析,从而实现了边坡和洞室工程的随机块体分析。算例表明,该方法可以在工程分析中得到较好的应用。

考虑节理尺寸的随机块体可靠度及其出现概率分析

本文从岩体内节理面的间距分布参数出发， 对不同大小块体的出现概率进行了分析。在分析块体的可靠度时考虑了结构面的产状、粘结系数、摩擦系数、岩体的容重等多个随机因素。并对分析过程编制成通用程序， 可以分析具体的工程设施在开挖面内不同尺寸块体的出现概率及其失效概率， 以便作为支护设计提供科学依据。

乌东德水电站右岸地下厂房随机块体特征研究

随机块体的几何特征和稳定性是水利水电工程中地下厂房支护设计的重要依据。对乌东德水电站右岸地下厂房随机块体的特征进行了深入研究。对研究区域内实测的裂隙参数进行了分组统计,确定了各组裂隙产状、迹长等参数的分布形式和大小。利用逆建模方法建立了三维裂隙网络模型,获取了各组裂隙的直径和三维密度。采用一般块体方法对地下厂房进行随机块体的识别和稳定性分析,利用GeneralBlock软件进行了10次随机实现,对10次计算结果进行了统计分析和讨论。研究结果表明,结构面与开挖面形成的随机块体集中在地下厂房的顶拱部位,10次随机实现中,地下厂房全长范围内平均每次形成的随机块体为414个;随机块体的平均体积为2.9 m3,最大块体的体积达152.0 m3;可移动块体中,大部分为稳定块体,不稳定块体均以坠落形式破坏;构成可移动块体的结构面多为3～4条,最多可达12条,其中倾W向的中等倾角裂隙是构成块体并可能造成块体失稳的最危险结构面;随机块体的平均深度为1.2 m,最大深度为8.8 m。建议支护锚杆应尽量穿透倾W向中等倾角的长大裂隙,且锚杆支护长度大于8.8 m。

基于岩体三维裂隙网络模型的随机块体稳定分析

利用蒙特卡洛模拟方法和三维地质建模技术建立多边形离散裂隙网络与工程岩体的耦合模型,并对随机块体进行了识别分析,提出了一种新的随机岩石块体支护分析方法.根据空间坐标和地质属性对耦合模型进行分区,统计各个区域内块体的埋深、体积和密集度,研究随机块体的空间分布规律;在自重和地震两种情况下分别计算各区域的块体失稳概率和支护强度.通过以上参数的计算和分析,为锚杆间距、长度和锚杆支护力提供参数化指导,同时也可对支护方案进行检验.最后将该方法应用于某取水隧洞岩体支护分析中.

节理岩质边坡随机块体搜索的一种简便方法

节理岩质边坡存在有大量由结构面和开挖坡面组合而成的随机块体。根据结构面和坡面的组合关系,将随机块体分为坡肩双面滑动、坡面双面滑动及坡面单面滑动3种类型,并运用"野外定性判断+赤平投影法"的方法综合确定边坡随机块体的类型。在详细的野外结构面采样的基础上,运用地质统计学与计算机技术随机生成三维结构面网络图。在前人关于生成结构面迹线图、搜寻封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域、交点组合的基础上,提出通过对坡面迹线三角形进行随机块体类型匹配的方法,找出符合随机块体类型要求的迹线三角形,快速搜索出坡面随机块体。工程实例模拟结果亦证实了该方法的合理性,研究成果可为节理岩质边坡随机块体的形态描述、快速搜索提供一条新的思路与方法。

节理岩体地下洞室随机块体稳定性分析研究

客观存在的不确定性使得节理岩体工程不可避免地存在风险,概率分析是进行节理岩体工程风险分析评价的有效方法和手段。本文考虑节理岩体的随机特性,在关键块体理论中应用概率分析方法并结合具体工程对岩体地下洞室随机块体进行稳定性分析和预测,统计分析节理裂隙的产状特征,搜索并计算随机块体的安全性并反演得到所需的锚固力,采用随机方法分析评价系统锚杆和衬砌对关键块体的支护效果。研究方法及成果具有创新性,可为类似岩体工程的分析研究提供借鉴。

基于基体裂隙密度的边坡随机块体分布

基体裂隙空间发育的随机性和不均匀性,导致由基体裂隙构成的随机块体其空间分布位置未知,增加了边坡工程中支护的难度。结合西南某大型水电站拱肩槽内侧边坡稳定性研究,借助赤平投影和SASW软件确定槽内边坡随机块体的组合模式和边界条件,利用Suffer软件绘制构成随机块体边界的优势结构面的线密度等值线图,并合理地将其分为高密度区、中密度区和低密度区。在密度分区的基础上确定随机块体的空间分布位置,较好地预测了施工过程中可能出现的块体不稳定区,为工程施工中及时地进行喷锚支护、混凝土衬砌等支护措施提供预报。

随机块体理论及其在地下工程中的应用

1 引言块体理论是近年发展完善起来的一种岩体工程稳定分析理论.自1985年春,石根华与美国学者R.E.Goodman教授合著的《块体理论及其在岩体工程中的应用》一书出版,就标志着利用块体理论作为岩体工程分析的一种有效方法已趋于完善.日前块体理论在我国也逐步应用于地下工程及边坡稳定的研究中.但就块体理论本身而言,它还处在一个有待于进一步发展完善的阶段.

基于随机块体理论的矿山边坡稳定性数值分析

以唐山市某露天铁矿为例,采用ShapeMetrix 3D高精度边坡扫描仪对现场边坡中结构面信息进行采集,并对采集的倾角、倾向、迹长等信息进行数理统计分析,得到随机结构面参数的统计分布规律;依据随机块体理论以及离散元数值模拟软件UDEC再现和反演在边坡中存在的节理裂隙,并进行正交试验研究在不同节理参数组合形式下边坡稳定性系数的性变化规律。根据正交试验结果以及极差分析可知,随着边坡中节理迹长与节理密度的增大,边坡在长期外力作用下稳定性系数逐渐减小;边坡稳定性随着边坡内聚力与内摩擦角的增大而增大;边坡稳定性系数随着节理倾角的增大先减小后增大,并当倾角48°时达到最小值。

关键块体理论在百色水利枢纽地下厂房岩体稳定性分析中的应用

介绍了关键块体理论的工程应用技术,包括不定位块体分析、定位块体分析、随机块体分析、块体形态分析与显示、块体稳定性分析及支护措施建议等。在不定位块体分析中,根据节理平均长度假定块体的最大边长,分析块体几何形态特征,进行洞室内最大块体形态分析与显示,由此确定在支护中需要针对性考虑的关键块体,再根据块体几何特征与结构面抗剪强度,分析块体稳定性及所需的锚固力;在定位块体分析中,通过调查实际结构面出露情况,分析块体的实际形态,包括凹形块体的形态,并进行稳定性分析与支护设计校核;在随机块体分析中,随机生成结构面网络并进行随机块体搜索。在这套工程分析技术研究中,发展了一些新技术,如假定块体最大边长分析块体形态、凹形块体形态分析与显示、块体稳定性分析与锚固支护建议等。

互层岩体隧道超欠挖机理及围岩稳定性控制

针对互层岩体隧道钻爆法开挖过程中出现的严重超欠挖问题,依托康定2号隧道,基于Voronoi随机裂隙块体模型和等效爆破荷载时程建立互层岩体隧道爆破计算模型,通过现场超欠挖监测结果验证数值模拟方法的合理性,在此基础上探讨互层倾角对隧道超欠挖的影响规律,最后分析了炮孔周边眼间距优化和增设“预留层”爆破的超欠挖控制效果。结果表明:互层水平时,两侧拱肩超挖严重,顶部出现“门框形”的平顶、离层破坏;互层倾角接近垂直时隧道超挖量较小;隧道拱顶在互层倾角30°时的线性超挖值最大达到0.712 m。现场采用设置“预留层”爆破的优化方案后,最大线性超挖值控制在8 cm以内,满足Ⅴ级围岩光面爆破最大线性超挖值不超过15 cm的要求,且隧道周边位移量减小,围岩无明显变形突变现象。建议对于超欠挖和稳定性要求较高的隧道,采用设置“预留层”爆破的优化方案。

钓鱼台隧道复杂围岩设计施工过程关键块确定技术

关键块体在某种程度上控制着节理隧道施工的稳定性,同时存在着安全隐患。在设计和施工过程中,及时确定关键块体可减少工程事故的发生。文章结合辽宁境内高速公路钓鱼台隧道工程,采用块体理论和团队开发程序GeoSMA-3D系统,在现场调查的基础上对其进行不定位块体、定位块体和随机块体的搜索和初步确定,并分析了该隧道块体的稳定性。不定位块体分析中,给出三组结构面下,开挖面上可能形成的最大关键块体理论计算方法;定位块体分析中,根据确定性结构面信息,搜索开挖面上的关键块体;随机块体分析中,采用三维不接触系统对随机结构面进行测量统计,并搜索确定结构面与随机结构面共同作用下的有限块体和关键块体。三种不同块体的分析方法相互补充,从不同方面为工程设计及施工提供了依据。

巷道稳定性预测及可靠性评价

本文以随机块体理论、可靠度理论为基础 ,探讨了坚硬岩体条件下巷道稳定性及可靠度评价方法 ,并结合现场实际对该方法的可行性进行了论证。

裂隙化岩体中圆形断面调压井围岩稳定性分析

块体理论是适用于裂隙化岩体变形失稳分析的有效方法。运用块体理论赤平投影法研究某水电站超大型调压井围岩随机块体的稳定性,将圆形断面调压井开挖临空面抽象简化为八个方位的边墙加以研究,分析了井周各部位可能的关键块体及其运动形式,计算了关键块体的净滑力。分析结果对工程施工具有可靠的现实指导作用,为锚固设计和永久衬砌设计提供了依据,可供类似工程参考。

某露天关闭矿山地质环境综合治理的实践

论文以江苏某露天开采砂岩关闭矿山地质环境治理为例,在对矿山边坡地质环境条件分析的基础上,通过现场地质调查,边坡稳定性评价等方法,对开采边坡存在的关键工程地质问题进行了分析。针对露采高边坡不同区域地质灾害特征及潜在危害,结合该关闭矿山宕口的利用要求,提出了分区采用清除危岩、削坡减载、随机锚杆、柔性防护网及排水等措施进行边坡消灾治理,有效的保障了宕口作为垃圾填埋场施工与运行期的安全。