广义RQD在岩体各向异性中的应用研究

RQD作为工程实际中评价岩体性质的方法，应用已相当广泛，并已列入有关规范，然而，由于传统Deere定义的RQD在实际应用中存在很多问题，所以引入了不同阈值的广义RQD的概念，并结合不连续面三维网络模拟技术判定岩体的各向异性程序。在对长白公路石碑岭隧道围岩的生中，说明了广义RQD用于判定岩体各向异性的有效性和可行性。     

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。      

结构面三维网络模拟在岩体质量评价中的应用

岩石质量指标RQD是反映工程岩体完整程度的定量参数,广泛用于水利水电、矿山、地下工程、交通工程等岩体稳定性评价,但是传统的RQD定义不能满足实际工程岩体各相异性要求。针对贵州黔中水利枢纽工程拱坝坝基岩体结构面特征,利用Monte-Carlo法在计算机上生成岩体节理三维网络图,建立了模拟计算不同阀值t的岩石质量指标RQDt的计算机模拟方法。该方法能较真实客观地描述岩石质量。     

基于空间插值的工程岩体RQD预测方法

作为工程实际中评价岩体性质的重要指标,RQD的应用已相当广泛。但工程岩体中RQD值的分布存在一定的结构性和随机性,因此,通过对特定位置钻探获取的RQD值无法很到位地表达整个空间区域的实际岩石质量。为了弥补这方面的不足,统计学中的空间插值法为此提供了有力的手段。考虑到空间RQD分布存在各向异性,以及在工程坐标系中很难描述RQD分布的结构性,首先计算工程坐标系下已获取RQD值的主要黑塞方向（pHd）;然后构建空间旋转与比例缩放矩阵对其进行坐标标准化处理。在标准化的空间中,引入Kriging插值法,采用变异函数描述RQD在标准空间结构上的变化,建立其空间变异规律的数学模型,并对其进行插值计算;最后将标准空间进行坐标逆变换,实现了对工程坐标系下RQD分布的预测。利用R语言编程将该方法应用于工程实例,结果表明,这种空间插值法能够有效地预测工程岩体中RQD值的分布规律,弥补了局部钻探的局限性。     

花岗岩体钻孔中结构面的分布规律——以深圳大亚湾花岗岩体为例

结构面对工程岩体的强度及其稳定性起着关键作用。在工程选址时常会首先考虑花岗岩作为其地基或围岩,而钻孔揭露的是目标深度岩体最直接的数据。以广东深圳的大亚湾花岗岩体为例,结合地质背景,研究钻孔方向上结构面的分布规律。钻孔方向上花岗岩结构面主要为构造结构面和表生结构面。首先,对比沿钻孔方向花岗岩体中结构面与地表结构面的倾向与倾角,在同一场址区,受到同一构造作用影响,钻孔中与地表节理的产状分布类似。其次,研究沿钻孔方向结构面的间距（直接影响岩体的RQD值）,通过间距分组和回归分析,发现结构面间距与其频数具有明显的幂函数关系,且该关系式与RQD值相关。     

岩石质量描述图与岩石质量风险分析探讨

本文针对结构面间距最常见的两种分布形式－－负指数分布和对数正态分布，探讨了岩石质量指标（RQD）的Monte-Carlo模拟方法，首和无根据结构面间距分布密度函数产和一包含50万个随机结构面并按生成顺序排列的模拟真实岩体的总测线，然后为了和实际 钻探时以2米测线计算RQD相一致，在总测线上按均匀分布形式随机抽取大于等于2米的局部测线共5万个计算RQD单值，并进一步统计得出所有RQD的平均值，RQD累积分布曲及岩石质量描述图，对于自然界大部分岩体，可根据结构面间距统计参数，直接在本文得出的一系列岩石质量图上定出RQD平均值，岩石质量百分比（RQP）及岩石质量风险（RQR）。     

岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究

岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大,综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布,提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆盖法统计4组天然岩体结构面10种不同采样尺寸的各向异性变异系数及其尺寸效应规律。结果表明：各向异性变异系数均随结构面尺寸增大而减小至定值,其与结构面尺寸具有较好的负对数函数关系;通过归一化处理,各向异性变异系数与结构面尺寸呈现较好的线性函数关系,表明各向异性变异系数具有分形结构,分维数D可以实现其尺寸效应的规律统计。该方法揭示了影响结构面形貌特征方向性变化的最大有效倾角 和粗糙系数C的增长幅度会随采样尺寸增大趋于稳定的变化机制,体现了当结构面达到各向异性尺寸效应的阈值后,会呈现出稳定的各向异性规律。     

基于3D雕刻技术的岩体结构面剪切各向异性研究

相同形貌结构面重复性剪切试验和各向异性剪切试验一直是岩体结构面剪切力学特性试验研究中的难点,而该问题对于工程岩体的开挖力学响应和稳定性分析、评价与控制至关重要,问题的关键在于同一种岩石的结构面形貌的再现。为此,基于3D扫描和3D雕刻技术,重复制备了3种不同粗糙度的大理岩结构面试样,开展了不同法向应力下相同形貌结构面的各向异性剪切试验。试验结果发现：（1）同一法向应力、不同剪切方向下,相同形貌结构面的剪切强度、剪胀和剪切破坏特征均呈现明显各向异性;（2）结构面粗糙度各向异性很大程度上决定了剪切强度的各向异性,两者具有较好的正相关性;（3）随着法向应力的升高,结构面剪切特征的各向异性有逐渐弱化的趋势。同时,研究还充分表明,3D雕刻技术是系统开展结构面剪切力学特征各向异性研究的可靠手段,可在将来研究中发挥更为重要的作用。     

运用结构面模拟技术分析岩体质量特征

在总结以往岩体质量分类经验基础上，突出岩体的结构特征分析与研究，阐明了岩体质量评价的理论、方法、指标体系，结合实例建立了一种简洁、实用的岩体质量评价体系。在这一系统中，突出了岩体结构面网络模拟分析在评价中对确定RQD值的重要作用，解决了RQD值的定量分析，对岩体质量评价向定量化发展具有重要意义。通过工程实践说明这一评价体系对工程建设具有重要指导作用。     

基于3D雕刻技术的岩体结构面剪切各向异性研究

相同形貌结构面重复性剪切试验和各向异性剪切试验一直是岩体结构面剪切力学特性试验研究中的难点,而该问题对于工程岩体的开挖力学响应和稳定性分析、评价与控制至关重要,问题的关键在于同一种岩石的结构面形貌的再现。为此,基于3D扫描和3D雕刻技术,重复制备了3种不同粗糙度的大理岩结构面试样,开展了不同法向应力下相同形貌结构面的各向异性剪切试验。试验结果发现:(1)同一法向应力不同剪切方向下,相同形貌结构面的剪切强度、剪胀和剪切破坏特征均呈现明显各向异性;(2)结构面粗糙度各向异性很大程度上决定了剪切强度的各向异性,两者具有较好的正相关性;(3)随着法向应力的升高,结构面剪切特征的各向异性有逐渐弱化的趋势。同时,研究还充分表明,3D雕刻技术是系统开展结构面剪切力学特征各向异性研究的可靠手段,可在将来研究中发挥更为重要的作用。     

岩体质量的分形表述

介绍了岩石质量评价的分形表述方法，研究表明，分维数Ｄ比ＲＱＤ更能客观地表现结构面呈不规则分布岩体的完整性特征，可直接用于工程岩体分类。     

RQD应用与研究的回顾与展望

RQD是评价裂隙岩体质量的重要参数,它在岩体工程中被广泛采用,但经过长期的理论和实践工程师们认识到了RQD自身所存在的缺点和不足,并将RQD的缺点和不足总结为5点。但RQD仍然具有很强的生命力,从5个方面总结了近半个世纪以来人们对RQD的不断探索和研究的进程,并进一步指出了对RQD的拓宽和改进的主要研究方法和发展方向。     

岩石质量指标RQD与工程岩体分类

讨论了工程岩体分类中 RQD确定的某些问题 ,对正确选取 RQD指标的方法进行了探讨。     

嵩山井田滑动构造对二1煤层顶板岩体分带性的影响

豫西一带含煤地层中的滑动构造相对发育。滑动构造引起煤层顶底板附近岩石力学性质发生变化,进而影响岩体的分带性。从研究嵩山井田滑动构造的分布范围、滑体的组成和滑动形态入手,采用岩石特征研究、构造形态分析和岩体质量指标（RQD）定量等研究方法,对影响二1煤层顶板的工程地质条件进行了分析,划分出三个不同工程地质性质的分带：岩体正常带、构造影响带和破碎带．并对各分带的岩体特征进行详细论述,为今后煤矿的安全开采提供了依据。     

岩石边坡力学参数取值的GSMR法

提出了修正的RMR法--GSMR（General slope mass rating）,较全面地考虑了离散权值（完整岩石强度,岩石质量指标,结构面间距）连续性权值修正、节理与边坡的相互关系、开挖方法、结构面与作用力夹角、人工边坡形态、地震应力、边坡高度、Romana的修正系数F3的修正。由于GSMR分级基本考虑了影响岩体力学性质的各种因素,因此用GSMR法选取岩体力学参数是一种工程上可行的方法。结合具体工程实例,证明了连续权值修正可代替离散权值来计算GSMR值,采用GSMR 法确定了边坡稳定分析所需的岩体力学参数。     

岩石质量指标的计算机模拟及其风险分析

利用Monte Carlo法在计算机上生成岩体节理网络图，然后建立了模拟计算不同阀值的岩石质量指标RQDt的计算机模拟方法。进一步可作出岩石质量描述图和岩石质量风险分析，分析了岩体中大于10cm的完整岩石的具体分析规律。实例表明，该方法能较全面地描述岩石质量。     

RQD研究的几个理论问题

岩石质量指标ＲＱＤ是岩体工程分类和稳定性评价中最常用的定量描述参数。３０多年来,ＲＱＤ的概念和理论研究有了重大进展。本文对源于工程应用的几个ＲＱＤ理论问题进行了评述,同时提出了一些新的研究思路。     

最可靠的非开挖地下岩体结构勘察方法——高精度超声波钻孔成像

主要通过超声成像测井在长江某穿越工程区勘察工程中的应用研究,类比常规勘察技术和其他钻孔成像技术,并结合超声测井在国内其他方面的案例,剖析新一代超声测井仪的优势所在：如在基岩风化带的描述、岩石质量指标RQD分析,特别是地下岩体裂隙、节理等地质结构信息的精确揭露上,具备其他勘察手段无法比拟的优势,可以提供大量有效可视的钻孔岩体定量数据,为工程设计的定量化分析提供了详细的数据资料。可以说在揭露地下岩体结构方面,高精度超声测井是目前为止最为有效可靠的手段。