工程岩体质量分级的数量化理论Ⅱ判别模型及应用

为快速准确地对岩体质量进行分级，采用数量化理论Ⅱ建立了工程岩体质量判别模型。案例一中选取岩石单轴抗压强度、岩体声波纵波速度、体积节理数、节理面粗糙度系数、节理面风化变异系数和透水系数作为评价指标，案例二中选取回采巷道巷道埋深、巷道跨度、直接顶与煤层厚度之比、围岩单轴抗压强度、围岩节理裂隙发育程度和围岩松动圈尺度作为评价指标，分别对案例一、案例二中不同工程岩体实测样本进行训练，构建相应的线性判别函数，确定各类岩体样本在6维空间中所对应的样本中心点；用建立的模型对训练样本进行判别并对未知样本岩体质量等级进行了预测。案例一中判别正确率为100％，且10个预测样本中只有1个发生误判，案例二中判别正确率为93.3％。研究结果表明：该模型判别过程简单，具有较高的判别正确率，可以作为一种行之有效的岩体质量分级方法在岩体工程中推广应用。     

根据工程岩体分级选择岩体力学参数的探讨

对比与分析工程地质力学分级（RMR）法和《工程岩体分级标准》中所推荐的岩体力学参数之间的关系。结果表明，两种岩体分级方法所推荐的岩体力学参数值基本一致。在武汉钢铁（集团）公司程潮铁矿矿岩工程质量分级的基础上，对该矿－330m分段矿岩的 力学参数进行了选择。     

岩体质量分级的组合赋权云模型

岩体质量分级是一个复杂的工程决策问题,不仅具有模糊性及不确定性特征,而且用于分级评价的因子权重难以准确确定。基于云模型处理模糊性和不确定性问题的独特优势,同时借助组合赋权技术,提出组合赋权-云模型的岩体质量分级评价模型。该模型选用岩石单轴抗压强度σc,岩石质量指标RQD,结构面间距Jd,结构面摩擦系数f,岩体钻进速度T及岩体声波波速V作为岩体质量等级评价因子,根据单指标岩体质量分级标准计算各评价因子隶属于不同岩体质量等级的云数字特征。同时,以相关岩体质量分级案例为对象,在德尔菲法及变异系数法求得的评价因子权重基础上,基于距离函数约束思路获得组合赋权后的评价因子综合权重。再依据正向正态云发生器,得到待评案例样本的综合确定度,由最大综合确定度判定岩体质量等级。云模型应用结果与其他评价方法应用结果对比分析表明,组合赋权-云模型在岩体质量分级应用中具有良好的适用性和可靠性,为岩体质量分级评价提供了一种新思路。     

岩体分级的多分类有序因变量Logistic回归模型

将多分类有序因变量的Logistic回归分析引入到岩体质量分级问题中,以影响岩体级别的单轴抗压强度、岩体声波纵波速度、体积节理数、节理面粗糙度系数、节理面风化变异系数和透水性系数为自变量,岩体级别为响应变量,以工程实测岩体质量数据作为统计样本,建立了岩体分级公式。对模型进行了拟合优度检验、模型的有效性检验、预测能力的检验,研究结果表明：Logistic逐步回归分析得到的回归模型性能良好,回判估计的误判率为零,预测精度高。相比距离判别分析模型,回归分析模型在现场岩体分级更加方便,回判的误判率更低,另外模型能输出岩体属于各级别的概率,为工程设计人员提供更多的岩体质量信息;相比普通的回归分析,多分类有序因变量 Logistic回归更适于响应变量为有序多类别的岩体分级问题,因而岩体分级的多分类有序因变量回归模型是一种更优的岩体分级方法。     

基于D-S证据理论的岩体质量分级组合评价方法

现有岩体质量分级方法评价结果存在非一致性的问题.为此,在组合评价思想的基础上,选取多种岩体质量分级方法作为基础分级方法,建立了岩体质量分级组合评价计算模型.并考虑到D-S证据理论是一种较严谨的不确定性推理方法,其具有较强的信息融合能力,并且能够反映不同信息之间的一致性和冲突性,将其引入建立一种新的组合评价方法合成规则.然后,针对D-S合成规则需要解决确定基础分级方法基本概率分配函数这一问题,引入欧氏距离建立基础分级方法基本概率分配函数的确定方法,从而最终建立基于D-S证据理论的岩体质量分级组合评价方法.最后,工程实例分析表明,3种基础分级方法存在冲突性,但是D-S证据理论能够较好地解决这一问题.     

溪洛渡高拱坝河床坝基岩体工程地质条件与建基面选择研究

溪洛渡拱坝属于超级高拱坝,如果按规范的要求将基础开挖至微风化-新鲜岩体,则坝基的开挖工作量将十分巨大,在经济上很不合理.本文对溪洛渡高拱坝河床坝基建基面选择以宏观的工程地质条件判断为基础,以综合的坝基岩体质量分级为依据,通过对三个不同高程方案的地层岩性、地质构造、风化卸荷、地应力、岩体透水性和岩体质量分级等进行综合比较后,认为332 m高程方案岩体工程地质条件优于338、325 m方案.结合对工程量、工程投资的综合研究,溪洛渡高拱坝选择332 m高程作为水工设计的河床建基面高程.     

岩体工程质量区域化评价软件系统

岩体工程质量区域化评价软件系统（ＲＭＱＣ）是一套在微机上运行的三维块段法大型岩体工程质量分级与评价综合软件系统．作者从ＲＭＱＣ的逻辑结构入手，重点计论了岩体现场特性数据库、评判指标的概念化描述、工程环境数学模型、评判指标结构分析、单元块估值、岩体工程质量评价及图形等各子系统的设计原理与主要功能，并介绍了该软件系统的实用情况，为科学地进行工程区域内岩体质量评价开辟了一条新的途径。     

公路隧道岩体质量分级的模糊层次分析法

建立公路隧道岩体质量分级的模糊层次分析法（AHP）,对影响公路隧道岩体质量分级的各因素进行分析和调整,建立层次关系,构造阶层结构;采用模糊理论建立正倒值矩阵,计算各因素权重,建立各因素评分准则,根据专家调查与力学试验等方式确定各因素得分,采用逻辑运算计算综合评分,进而评判隧道岩体级别;给出模糊层次分析法算法流程,应用于常德一张家界高速公路关口垭隧道（44个试验断面）,将评判结果与传统的RMR岩体分级结果进行对比分析。研究结果表明,采用本方法进行岩体分级,43个断面与开挖实际情况吻合,而采用RMR方法仅36个断面接近实际情况;公路隧道岩体质量分级的模糊AHP法克服了传统方法固定评价因素和固定评分方式的缺陷,可以动态地选取评价因素,减少评分的主观性,评价结果更接近工程实际,为隧道、地下工程、边坡等的岩体质量分级研究提供了一种新的思路。     

工程岩体横波频率及振幅的衰减特性

横波频率和横波振幅的衰减对不同质量的工程岩体有着极好的响应,但是有关工程岩体质量与横波频率和横波振幅的衰减规律的研究成果尚少见,相关参数在工程岩体评价中亦没有得到应用。文中对不同质量岩体的横波频率特性、振幅衰减特性进行了研究,研究结果表明:岩体质量较差时横波有低频、高衰减的特点。横波频率约为200Hz甚至更低;波的振幅衰减很快,衰减系数大。当岩体较好时频率对速度的响应非常敏感,速度增加时频率随之增大,近于直线关系。当横波速度大于2000m/s时,衰减系数突降变小。在对上述关系研究的基础上,给出了利用横波频率及衰减系数进行工程岩体质量分级评价的建议值。     

基于粗糙集和改进功效系数法的岩体质量评价

将改进的功效系数法应用于地下工程岩体质量评价中,选取岩石质量指标、岩体完整性系数、结构面强度系数、岩石单轴饱和抗压强度和地下水渗水量作为主要评价指标,对30组现场典型数据样本进行学习.运用粗糙集理论确定各指标的权重,建立地下工程岩体质量评价的粗糙集和改进功效系数法模型,并应用到实际工程岩体质量评价中.结果表明:建立的粗糙集和改进功效系数法模型原理简单,对岩体质量分级的准确率为90%.将该模型应用到广东抽水蓄能电站地下工程岩体质量分级,评价结果与实际情况符合较好.     

破碎围岩中单拱隧道荷载计算的理论解

按岩体结构观点对隧道围岩进行分类,将其分为连续介质围岩、碎裂介质围岩、块裂介质围岩和板裂介质围岩等类型,其中碎裂介质围岩、块裂介质围岩和板裂介质围岩合称为破碎围岩,进而确定不同类型破碎围岩中隧道荷载计算的力学模型,求出了破碎围岩中隧道荷载计算的理论解,并将板裂介质围岩中隧道荷载理论运用于实际工程的计算.结果表明,计算值与实测值较吻合.     

岩体质量分类

岩体质量分类是水电工程基础工作中的重要环节.本文用四种不同的岩体质量分类方法,选择不同的岩体结构类型对云南某水电工程右岸岩体质量进行了分级.结果表明,对于各类岩体结构类型,四种岩体质量分类方法所得出的结果非常接近.其对应关系分别为碎裂结构一般为V～IVb岩体,镶嵌结构一般为IVb～IVa岩体.次块状结构一般为IVa～Ⅲb岩体,块状结构一般为Ⅲa～Ⅱ岩体.并且根据评价结果.作出了研究区625高程的岩体质量分区图,为下一步的参数配套工作奠定了必要的基础.     

小浪底水利枢纽导流洞围岩收敛规律及位移反分析

本文对黄河小浪底水利枢纽地下导流洞围岩变形观测资料进行反分析计算,为设计提供了合理的围岩物理力学参数,并讨论了围岩变形规律和围岩的综合分类     

岩体拉破坏非线性分析有限元程序的编制及其算例

根据岩体拉破坏的本构关系建立了岩体拉破坏非线性分析的有限元程序,并用简单的算例证明了该有限元模型的合理性和程序编制的正确性·把该程序嵌入到一般的岩体弹性及弹塑性分析有限元程序中,较好地反映了岩体受拉应力作用的变形特征·     

节理岩体的动力响应分析及工程应用

节理岩体经常受到地震、爆破等动载荷的作用,在动载荷作用下的稳定性经常是结构安全的关键。只有对节理岩体的动力响应有本质的理解,才有可能对岩体工程的动力稳定性进行合理的评价。在常规离散元法的基础上提出了动力离散元法的思想及计算方法,并编制了计算程序DDEM,最后给出了该方法在岩体动力学中的应用实例。     

节理岩体宏观力学参数尺寸效应的数值试验

基于Mont-Carlo法,建立了节理岩体的结构面网络,采用RFPA2D-DIP数值模拟软件把生成的网络图转化为有限元网格,从而建立能反映材料细观结构的数值模型.对其中6个不同尺寸的节理岩体试件进行单轴受压数值模拟试验,分析了不同尺寸节理岩体应力与应变之间的关系,以及抗压强度和变形模量的尺寸效应,并对岩体的破坏过程进行了研究,描述了1500mm×1500mm岩体的破坏过程.结果表明,随着岩体尺寸的增大其抗压强度和变形模量均减小,但变化幅度却越来越小,抗压强度随尺寸增大趋于稳定的速度更快,并得出了指数衰减的拟合关系式,不同尺寸岩体的破坏过程大致相同.该研究方法为节理岩体宏观力学参数的研究提供了一种新方法.     

锦屏电站坝区Ⅰ类结构面地质－力学特征研究

根据四川锦屏Ⅰ级水电站坝区岩体结构弱面（带）实地调查、测绘资料，对结构面类型，主要结构面分布特征、形态特征及结构面隙间物质结构和物理力学特征进行了分析，获得了许多重要成果。这些成果为坝区岩体分类、质量评价、各类岩体物理力学参数的确定、坝区高陡边坡变形破坏及稳定性评价提供了重要依据     

基于误差分级迭代法的基坑变形预测

BP(back propagation)神经网络算法在变形预测方面存在收敛速度慢、学习效率低、容易陷入局部最小值等问题,直接影响预测结果的精准性,利用误差分级迭代法优化的神经网络能够更好地降低误差,提升预测性能.通过对比分析误差分级迭代法与BP神经网络的优势,建立误差分级迭代法模型并编制误差分级迭代法变形预测程序.采用基坑工程实测数据,经过误差分级迭代法优化后神经网络的最大误差为0.96％,与径向基神经网络预测精度相比提高3.5％,利用误差分级迭代法预测基坑变形结果其精准性较高,具有一定的实用价值.     

层状岩体强度数值模拟及其讨论

基于大伙房水库输水工程现场地勘数据,引入层理面弱化法及Interface命令法建立层状岩体数值模型.运用FLAC3D软件对层状岩体进行数值模拟分析,重点讨论分析这两种方法数值模拟结果的准确性.计算结果表明:Interface命令法计算的岩体竖向位移虽然缺乏连续性,但其在不同层理面倾角情况下计算的轴压极限强度与理论分析结果基本相同,误差均在10%以内,能够较好地描述层状岩体的破坏规律,为后续及类似层状岩体工程施工提供了参考.     

露天矿边坡角的优化设计

提出了基于离散元法和神经网络的集成优化设计方法，离散元能充分考虑边坡岩体结构的不连续性，处理边坡的大变形情况，神经网络是从中获取经验知识，并用之解决问题的智能系统，该方法从两条途径，不同的角度，不同的侧面来设计边坡角，并进行优化，增强了设计的可行性。