岩体结构面网络模拟及工程应用研究

结构面网络模拟是应用Monte-Carlo随机模拟原理对岩体结构面产状、迹长、间距、密度等随机形态参数进行随机抽样、随机变换、归一化处理等,获得这些参数的统计规律,预测区域内岩体的结构特征,可对岩体结构参数进行估算、对岩体结构特征、完整性进行分析。本文讨论其基本原理并对其工程应用进行研究。     

节理岩体不连续面广义H-H迹长估计

总结了目前国内外已有的节理迹长估计概率模型,分析和提出了各种模型的特点及局限性.在此基础上,从结构面与统计窗口交切关系出发,在更为严密的考虑结构面产状特性(倾角)的基础上,提出了一种新的结构面迹长估计模型,即广义的H-H迹长估计模型,并采用实际数据对该模型的可靠性进行了检验.     

三峡左厂3号坝段基岩节理特性随机分析

根据节理在岩体中的随机分布规律，基于概率统计理论，建立了节理迹长对应于任意分布规律的迹长估计公式。在此基础上，推导出节理连通率的均值与方差的计算公式。     

适用于半迹长测线法的岩体结构面直径Priest-Zhang算法和修正算法适用性

由概率论推导提出能够纠正截短偏差的修正算法,工程应用前为明确2种算法适用范围,先采用2种算法由实测半迹长分布估算直径期望,然后对比2种算法估算的直径期望与真实直径期望的相对误差,进行21组对比试验.结果表明:Priest-Zhang算法估算的直径期望是截短值的线性递增函数,修正算法估算的直径期望是截短值的水平线性函数;截短值较小时,2种算法接近,采用前者已能够获得较高精度,纠正截短偏差意义不大;截短值较大时后者明显更精确,纠正截短偏差能够大幅提高精度,应选用后者.汶川工程实例表明:当截短值为0.1m时,2种算法具有高精度且估算结果接近,值得推广.     

地下工程岩体节理迹长统计下限值的确定方法

以山东某金矿为工程依托,以实际获得的岩体节理信息为样本,借助聚类分析方法及其指标,采用全面实验法,开展地下工程岩体节理迹长统计下限值的确定方法研究.从节理迹长统计下限值的定义及特征入手,借助DBI指标(Davies-Bouldin index, DBI)实现优势节理组的划分与最佳优势节理分组方案的确定.取离散性系数k是否大于或等于20作为判别节理组能否作为优势节理组的条件,采用离散性系数k及其概率分布指标n综合分析确定岩体区域节理迹长统计下限值,构建在不同岩体条件下确定节理迹长统计下限值的方法,旨在剔除随机节理,优化节理样本数据,精确获取岩体节理空间分布特征.     

随机分布贯穿裂隙岩体峰后应力-应变关系模型

基于峰后软化阶段强度参数逐渐演化这一行为,采用Mohr-Coulomb强度准则,分别以岩石的最大主应变和裂隙的切向位移作为软化参数,假设强度参数为软化参数分段线性函数的条件下,给出岩石的峰后应力-应变关系和裂隙的峰后应力-切向位移关系的求法,在此基础上,利用概率方法给出了随机分布贯穿裂隙岩体峰后应力-应变关系式的求法.最后结合算例讨论裂隙的平均间距、法向刚度和切向刚度对峰后应力-应变曲线的影响.研究结果表明:裂隙的平均间距、法向刚度和剪切刚度越小,裂隙岩体的应变越大.     

结构动态可靠性的全随机过程模型

对现行结构可靠性分析采用的只考虑荷载随时间变化的“半随机过程模型”进行改进,提出了考虑结构动态可靠性的“全随机过程模型”方法。基于结构抗力与荷载效应相互独立的基本假设,充分依据结构抗力的变化规律,及结构荷载效应的统计规律推导得出该方法。该方法简单易行,方便工程应用。经计算验证,该方法结果比现行可靠度计算方法更精确,并且与之相协调。该方法可以为基于可靠性的结构评估和寿命预测及剩余寿命预测提供依据。     

算井子地段地表岩体结构面发育程度评价

为了探讨结构面发育程度对高放废物地质处置库选址的影响,以甘肃北山算井子地段岩体为研究对象,通过调查地表岩体节理和断层几何特征,采用数理统计方法获得节理产状、密度、间距、迹长和断层产状、断裂带宽度和断层泥厚度等统计数据,提出多尺度结构面综合评价指标来评价岩体结构面发育程度。结果表明:BS22和BS23钻孔周围分别发育4个和5个节理优势组,节理产状服从正态分布;BS22和BS23钻孔周围岩体节理平均中点面密度分别为0.037 m^-2和0.035 m^-2,平均迹长分别为20.38 m和17.39 m;解译出断层F1产状为35°∠85°,延伸长度为4.49 km; BS22钻孔周围岩体结构面发育程度更低,更适合作为我国高放废物处置库建造场址。     

节理迹长的概率统计分析

根据节理在岩体中的随机分布规律,基于概率统计理论,建立了节理迹长对应于任意分布规律的迹长估计公式计算公式不仅与迹线在统计窗中的分布函数无关,而且考虑了迹线倾角的随机性,因此,计算结果更符合工程实际     

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。