结构面岩体边坡在循环动力扰动下力学响应特性

为了研究动力扰动下含软弱夹层岩体边坡的稳定性的问题,通过动力扰动下不同倾角结构面岩石试件的室内实验和构建动力扰动下岩体结构面动力学模型,研究了在动力循环扰动下不同倾角结构面岩体的动力响应特性。结果表明:循环扰动下应力-应变曲线是1条封闭的滞后环曲线,它的总的阶段特征为疏-密-疏;当扰动幅值恒定时,岩石变形量随倾角的增大而增大;对同一静载应力作用下同倾角结构面岩石试件而言,岩石结构面扰动破坏应力幅值存在扰动阈值;在扰动幅值小于该阈值的情况下,岩体的塑性变形相对稳定;一旦扰动幅值超过该阈值,试件结构面发生破坏,塑性变形失稳,具体表现为塑性累积与循环次数曲线呈现“S”形;当结构面倾角大于30°时,结构面岩体破坏不仅为材料破坏,还在岩体结构面的交界位置发生剪切破坏导致整个结构面岩石系统的不稳定破坏。

承压注浆加固含弱面岩体时的岩−浆抗剪强度耦合机理

采用不同强度的水泥砂浆块模拟均质性较好岩性不同的岩体,开展承压注浆加固含弱面岩体时的岩−浆抗剪强度耦合机理研究,探索承压注浆加固效果的评价机制。结果表明:承压注浆加固可有效提高含弱面岩体的抗剪强度,并延缓含弱面岩体宏观破坏的发生;含弱面岩体抗剪强度随法向应力的增大呈线性趋势增加,随着注浆材料强度的增强呈对数函数趋势增加,且抗剪强度参数(τ、c、φ)都随注浆材料强度和岩体基体强度比值的增大呈先增大后减小的趋势变化;含弱面岩体黏聚力随注浆材料强度、岩体基体强度的增加呈线性增加,内摩擦角却随注浆材料强度的增加而减小,随岩体基体强度的增加维持稳定。试验验证了基于岩−浆抗剪强度耦合机理建立的承压注浆加固含弱面岩体效果评价准则能有效判定承压注浆加固的最优效果,可用于指导含弱面岩体注浆加固控制工程。

天然弱面岩体真三轴压缩下声发射机制研究

模拟地下岩体的受力状态，对天然弱面岩体进行真三轴压缩下声发射实验，将天然弱面岩体的声发射与强震对比研究，并从ＡＥＲ、ＥＲ特性找出规律，对解释地震发生机制、岩石失稳有积极意义。

基于激光点云的隧道开挖面岩体结构识别

地质编录是隧道施工过程中重要的一项工作,而传统的人工地质素描难以快速准确地反映隧道的地质状况。介绍一种从隧道三维点云数据自动提取隧道掌子面岩体结构面的方法。首先根据三维激光扫描仪的原理,采用先球面投影两次后平面投影的方法将三维点云投影到平面上,并保持点云间的相对拓扑关系,然后采用Delaunay算法重建隧道三角面片表面模型,最后计算每个三角面片的产状和到扫描中心的距离,采用聚类算法识别和分类隧道开挖岩体的结构面,并用不同颜色显示。通过对干巴沟隧道扫描数据分析,结果表明,采用该方法自动识别隧道结构面具有较好的效果,基本可以识别大部分岩体结构面。研究成果为隧道地质快速编录提供了一种方法。

疫情下个人何以自处:“B面岩波新书”中的新冠写作

2020年4月,“B面岩波新书”以“紧急寄稿”标注,刊载了藤原辰史的《全球大流行病中的生存指针——历史学的方法》和根本美作子的《近距离、远距离与新冠病毒》两篇文章。B面岩波新书,指的是“岩波新书”网络版,诞生于2018年。

隧道施工面岩体结构面网络预测方法与应用

围岩中的结构面组合是诱发山岭隧道施工灾害的重要地质因素,对隧道施工面前方岩体结构面网络进行预测,从而采取针对性的支护措施是保障隧道施工安全的重要环节。通过Hilbert变换对GPR数据多域空间特征进行提取,建立残差网络预测模型可以实现对开挖面深度方向上的结构面信息获取,从而通过“随机-预测-确定”的结构面网络生成算法得到更接近真实的结构面网络分布模式,实现对隧道冒顶段的准确预测。

建筑外保温墙面岩面漆施工技术

简要介绍了岩面漆的特点和适用范围,结合JG-T 24-2000合成树脂乳液砂壁状建筑涂料及GBJ 301-88建筑工程质量检验评定标准中相关要求,阐述了建筑外保温墙面岩面漆施工技术,并对其质量控制措施作了说明,指出该技术具有良好的社会经济效益。

关于建筑外墙面岩面漆施工技术的研究

在当前的建筑行业中,建筑材料不断推陈出新,丰富了建筑市场的资源。在建筑外墙的施工过程中,岩面漆的使用较为广泛,因为岩面漆对于外墙的保温具有显著的效果,同时还能对外墙起到一定的美化效果。本文重点对外墙岩面漆的施工进行了具体的研讨,分析在施工中所运用到的施工技术,希望在今后的外墙施工中,能够对该施工技术不断进行创新与改良,促进建筑行业的进一步发展。

改进的区域生长算法在三维激光点云识别岩体结构面中的应用

交错分布的结构面构成了岩体中的薄弱部位,准确高效的岩体结构面识别和特征信息提取可为岩体稳定性评价提供重要依据。三维激光扫描技术可以极大地提高结构面勘测效率和精度,但目前主流的点云分析算法存在结构面边缘识别模糊、点云分割准确性不能满足结构面特征信息提取精度等问题。因此,考虑岩体结构面点云位置与其邻域的空间关系,利用KD-tree数据结构进行最邻近搜索的体素下采样,在稳健随机Hough变换的基础上改进了区域生长算法,通过多特征值对区域生长分割参数进行修正,依据点云法向量差值和特征终值进行结构面分割,实现了结构面产状、间距、延展度信息的提取。研究结果表明:与传统的主成分分析法和随机抽样一致法相比,在室内块体模型组成的24个结构面中,该方法在相同区域具有更高的识别率和准确率,既能在复杂变化的平面区域保证数据的完整识别,也能在平面的尖锐位置较好地分割边缘点云。利用该方法可以将24个结构面分为6组,并在识别数据中获取对应的结构面特征信息,与实际测量结果相比,角度信息误差约为1°,距离信息误差1cm以内。利用该方法在长江干流蟒蛇寨斜坡岩体中成功识别出3组结构面同时计算各组结构面间距与延展度信息,并采用赤平投影图分析不同结构面组对斜坡稳定性的影响。所提出的方法在室内模型及现场斜坡验证效果良好,可以为岩体结构面识别分割提供稳定且有效的技术支撑。

西南喀斯特地区不同岩面形态下岩面径流特征

[目的]研究自然降雨条件下不同岩面形态岩石的降雨产流特征,为深入了解喀斯特坡地降雨侵蚀规律提供科学依据。[方法]选取研究区内光滑、裂隙、溶穴和溶盘4种典型岩面形态的岩石为研究对象,采用野外径流小区原位观测的方法,对降雨后各种岩面形态下岩石产生的岩面径流进行监测。[结果](1) 4种岩面形态中,岩面径流系数表现为光滑(0.74)>溶盘(0.57)>溶穴(0.35)>裂隙(0.19),光滑岩面平均径流系数显著高于其他类型的岩面,径流系数分别为裂隙、溶盘和溶穴的3.89,2.11,1.30倍。(2)随着降雨等级的增大,不同岩面径流系数均呈增加趋势,在大雨及以上降雨事件下,4种岩面形态的径流系数存在显著差异。(3)降雨量是影响不同岩面径流深的主要降雨因子,导致岩面产流的降雨量临界值大小表现为裂隙(1.8 mm)>光滑(1.5 mm)>溶盘(1.1 mm)>溶穴(1.0 mm)。[结论]岩面形态和降雨量是影响岩面径流的主要因素;在裸岩广泛分布的喀斯特地区,岩面径流是坡面径流的重要组成,在水土流失防治中要考虑岩面径流的影响。

生物质混凝土在岩石表面增肥的研究

提出了人工提高岩面粗糙度,以提高其承载土壤能力,再结合客土喷播技术的岩面复绿方法。首先,在研究泥浆流动性的基础上,建立了岩面承载土壤能力的测量方法。然后分别利用水泥砂浆平铺、水泥砂浆微台阶、桔杆水泥砂浆微台阶法改造了岩面,并研究了改造后的岩面的承载土壤能力。结果表明水泥砂浆平辅法由于提高了岩面粗糙度而提高了承载土壤能力,水泥砂浆微台阶法由于岩面外形的改变为承载土壤提供了条件,因而大幅提高了承载土壤能力,桔杆水泥砂浆微台阶法不仅保留了水泥砂浆微台阶的优点,还由于桔杆的加入,形成了尖锐的突出物,能够留存树叶、杂草等从而进一步提高了岩面保持土壤、水分和肥力的能力。最后,提出了标准承载土壤能力的概念,解决了不同浓度泥浆测试结果不同的问题。

基于高斯过程回归的岩体结构面粗糙度系数预测模型

岩体结构面粗糙度系数(JRC)的估算是岩体力学性质评价的重要环节,由于单一统计参数法难以全面表征岩体结构面的复杂粗糙形貌,单一统计参数法建立的JRC计算模型精度较低。选取表征结构面粗糙形态的8种统计参数,结合主成分分析法(PCA)和高斯过程回归(GPR)算法,构建基于多参数融合的JRC预测模型。以公开的112条岩体结构面剖面线数据集(其中95条作为训练样本,17条为验证样本)为例进行分析研究,最后将预测所得JRC与实测值对比并分析预测效果。结果表明:由高斯过程回归构建的JRC预测模型决定系数(R^(2))高达0.972,均方根误差(MSE)为0.517,反映出高斯过程回归方法在小样本条件下构建多统计参数与JRC值隐式关系的适用性,为今后人工智能在JRC指标预测方面实现合理预测提供了思路。

石漠化山区露石岩面流对岩-土界面土壤氮磷淋溶与输入作用的研究

基岩出露的石漠化区露石岩面在承接降水(含穿透雨)后易形成岩面流,并携带岩面有机或无机物质输送至岩周土壤中,对岩-土界面土壤养分变化具有重要影响。为探明岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入影响,选取基岩明显出露的休耕地(1年岩面流作用)、退耕灌草地(5年岩面流作用)和坡耕地(无/少岩面流作用)3种样地,并分别选择外凸、平直和内凹3种特殊的岩面形状,研究了距岩面不同水平距离及土层的岩-土界面及非岩-土界面土壤的全氮和全磷变化特征。结果表明:岩面流对0~10 cm表层岩-土界面土壤氮磷产生输入或淋溶作用,对10~20 cm层岩-土界面土壤氮磷作用不明显。不同岩面形状形成的岩面流对岩-土界面土壤氮磷的淋溶与输入作用强度依次为:内凹型>平直型>外凸型。其中,在1年岩面流作用的休耕地中,内凹型岩面形成的岩面流对岩-土界面土壤氮素的影响主要表现为淋溶,而平直型和外凸型岩面表现为输入作用;不同形状岩面流对岩-土界面土壤磷素的影响均表现为淋溶。然而,在植被生长较好的退耕灌草地中,5年岩面流作用下不同形状岩面流对岩-土界面土壤氮磷的影响主要表现为输入。研究结果可为深入认识出露岩石对喀斯特生态系统土壤特性的影响提供科学依据。

吉林延边五凤地区早侏罗世粗面安山岩岩石成因

以吉林省延边五凤地区粗面安山岩为对象,开展岩石学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和全岩地球化学研究,查明其SiO_(2)含量为58.33%~61.36%,K2O含量1.61~3.28%,全碱含量为6.77%~10%,属于中钾-高钾钙碱性系列.岩浆成因锆石^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为175.52±2.7 Ma,与早侏罗世古太平洋板块俯冲时间一致.岩石相对富集K、Ba、Rb等大离子亲石元素和Th、U等强不相容元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,LREE/HREE比值较高,具有轻稀土富集、重稀土亏损的特征,表明岩浆可能源于地幔部分熔融,其源区受到俯冲的壳源物质交代.研究认为粗面安山岩形成于大洋俯冲系统的活动大陆边缘,属于早侏罗世古太平洋板块俯冲的岩浆响应.

岩体结构面循环剪切设备和剪切力学特性的研究现状及展望

总结了岩体结构面在循环荷载作用下的力学特性若干重要问题的研究进展,包括4个方面:(1)岩体结构面表面形态信息;(2)岩体结构面循环剪切试验设备;(3)循环剪切试验影响因素;(4)结构面力学特性的描述与表征。在对现有研究成果进行评述的基础上指出了需要解决的问题和今后的发展方向。目前,结构面粗糙度描述缺乏统一的评判标准,在单向剪切中足以模拟地震动荷载的剪切设备仍有待进一步研发,且法向循环加载试验,特别是切向和法向循环荷载耦合剪切试验还有待研究,此外针对循环加载试验,仍缺乏一个完备的理论能够综合考虑所有影响因素;结构面的变形和强度公式如何选择也是一个较难解决的问题。研发新的动态、多自由度循环剪切设备,进行完备的循环剪切变形和强度公式研究是岩体结构面动态剪切问题研究的必由之路。希望本文可为今后的相关工作提供一定的参考和依据。

基于钻孔摄像的岩体结构面参数快速提取研究

目的:岩体结构面决定着岩体强度和承载能力,直接影响着地下工程允许暴露面积和暴露时间。钻孔摄像是获取岩体深部结构面的重要方法。论文针对当前钻孔摄像获得岩体结构面参数自动提取难、精度差等问题开展研究。方法:分析了钻孔摄像中结构面的特征,研究了三维钻孔模型到二维平面展开过程中,钻孔图像中结构面与平面展开图上的节理轨迹的对应关系,提出了基于钻孔摄像图像信息反向重构三维空间钻孔和结构面的流程和参数提取方法。重点突破了基于钻孔图像信息的节理信息提取的坐标转换、结构面拟合和结构面倾向、倾角和迹宽等参数提取方法等三个关键技术(创新点),利用Python开发语言,基于PyCharm作为集成开发环境,使用PyQt5图形控件、Numpy数值计算库和SQLite数据库,开发了钻孔图像结构面参数自动提取软件,并成功应用于某矿山地下钻孔岩体结构面参数的提取。结果:应用结果表明本文设计的方法和开发的系统具有提取速度快、准确度高的特点。结论:本文研究为钻孔结构面参数快速提取提供了一套有益的方法。

基于t-SNE的多参数岩体结构面分步聚类方法

结构面聚类是进行岩体稳定性评价的重要步骤。常用聚类方法多以产状作为分组依据,忽略了结构面物理特性指标对岩体稳定性的影响。针对分组依据单一化的不足,综合考虑结构面倾向、倾角、迹长、张开度、填充状态和粗糙度的影响,提出一种基于学生分布随机邻近嵌入(student-distributed stochastic neighbor embedding,简称t-SNE)的多参数岩体结构面分步聚类方法。首先,利用t-SNE算法对除产状外的结构面特征进行数据降维;进而利用模拟退火算法搜索K-means算法的全局最优初始值,并采用分步聚类思想完成聚类。研究表明:所提方法有效地解决了高维空间样本稀疏的问题,同时保留了数据的局部结构与全局结构。新方法相比于传统方法能对空间分布相似区内结构面的物理特性进行精确划分,分组精度更高,且在避免复杂权重值计算的条件下,能有效区分产状与物理特性参数对岩体稳定性的影响差异。最后,将所提方法应用于中国新疆某露天矿坡结构面实测数据分析中,所得分组结果合理可靠,进一步证明该方法在实际工程中的有效性。研究方法可为多参数岩体结构面的分步聚类提供参考。

基于机器学习的岩体结构面剪切破坏区域预测研究

剪切破坏区域是岩体结构面上下盘相对运动的主要接触区域,对抗剪强度具有重要影响。鉴于结构面剪切破坏区域与形貌特征的高度非线性关系,本文在分析结构面表面形貌特征及剪切机制的基础上,以粗糙度参数倾向、倾角、曲率、高差和孔径分布来描述结构面表面形貌特征。对结构面试样开展法向应力为1.0 MPa的直剪试验,通过图像分割技术提取剪切破坏区域,利用多种机器学习方法构建结构面剪切破坏区域预测模型,建立结构面粗糙度参数与破坏状态之间的非线性关系,并采用训练准确率和AUC(Area Under Curve)值等指标对模型预测性能进行评估。结果表明所建立的模型中集成装袋树预测性能最好,其次是K最近邻,其训练准确率最高分别可达98.02%和97.38%,AUC值最高分别可达0.78和0.74。通过敏感性分析发现孔径分布对剪切破坏区域的影响最大。本研究对有效分析结构面的剪切破坏机理和准确评价抗剪强度具有重要意义。

基于无人机贴近摄影测量的露天采石场高陡岩质边坡岩体结构面信息自动识别

岩体结构面的识别与解译在露天采石场岩质边坡稳定性分析中具有重要意义,对于高陡岩质边坡而言,传统的勘察手段效率低且危险性高,无人机倾斜摄影测量生成的高陡岩质边坡三维实景建模精度低且自动解译困难。提出了一种基于无人机贴近摄影测量的高陡岩质边坡岩体结构面信息的精细化调查方案,并在武汉市东湖高新技术开发区长岭山露天采石场崩塌地质灾害调查中完成了实例应用,该方法使用大疆M300 RTK无人机搭载DJI P1相机完成倾斜摄影测量与贴近摄影测量工作,建立高精度的露天采石场高陡岩质边坡的实景三维模型和高密度三维点云,通过区域生长算法自动解译其岩体结构信息。结果表明:采用本文方法进行岩体结构面调查所提取到的信息准确度高、可视化效果好,且计算效率高,可为类似边坡实际地质灾害调查与防治提供依据。

岩体暴露面图像中裂隙全自动提取方法研究

裂隙显著影响岩体物理与力学性质,针对从岩体暴露面图像中自动提取裂隙存在的提取结果不完整、信噪比低,以及提取方法经验参数多、鲁棒性差等问题,提出一种全自动裂隙提取优化程序。首先,通过引入广义伽马校正初步提升裂隙与岩壁面对比度;其次,考虑裂隙路径像素间相互影响,设计灰度传递算法提升裂隙连续性;最后,通过改进Frangi滤波器提取裂隙并充分抑制噪音像素响应。结果表明:该程序充分融合了裂隙低灰度和高线型两大特征,图像增强与裂隙提取两阶段协同运作,显著改善了裂隙对比度不均问题,在较完整提取裂隙的同时还能够有效防止噪音与伪裂隙的产生,对多种岩体暴露面图像均具有很高的鲁棒性。将该方法与常用的裂隙识别算法进行比较,展现了该算法流程在处理低对比度、高噪声岩体裂隙图像方面的显著优势。