洞室跨度对围岩分类影响探讨

随着大跨度地下工程日益增多,跨度对围岩分类或岩体质量分级的影响越来越受到人们的重视。通过对节理岩体中洞室支护代价、塑性松动区半径和岩体宏观力学参数尺寸效应的分析,根据洞室跨度增加导致围岩稳定程度降低的情况,强调重视围岩分类中洞室跨度因素的影响,并建议通过研究岩体强度等物理力学指标的尺寸效应,在围岩分类中科学地考虑洞室跨度的影响。     

工程岩体裂隙渗透性试验方法研究及应用

现代水电、交通、矿山、能源及核废料处理等地下工程中,洞室岩体原地承载能力以及在工程运行状态下洞室围岩的实际透水性状等岩体力学参数,是地质勘测不可缺少的基础资料,也是科学地优化工程设计的依据。由于传统的裂隙渗透性测试技术与方法如常规压水试验已不能满足工程建设发展的需要,达不到有些复杂工程对岩体渗透性的特殊设计要求,因此,有必要进行多种形式的工程岩体裂隙渗透特性分析和研究,从而针对特定工程,选择合适的试验方法,探明其确切渗透规律,以保证工程设计的准确性和有效性。     

统计岩体力学(SMRM)——岩体工程地质力学的传承与发展

本文是中国地质学会工程地质专业委员会和中国科学院页岩气与地质工程重点实验室第五届谷德振讲座主讲报告。本文简要回顾了谷德振先生岩体工程地质力学的核心价值和历史贡献,系统介绍了30年来统计岩体力学理论和应用技术探索对岩体工程地质力学的传承和发展。统计岩体力学借鉴经典统计物理学的思想方法,提出了岩体结构几何概率模型、断续介质连续等效的断裂力学能量原理、岩体结构-应力协同控制原理、岩体强度的弱环控制原理、断续裂隙网络渗流力学原理;建立了裂隙岩体本构模型、岩体全过程变形分析方法、高储能岩体特性与岩爆机理模型、圆形硐室围岩弹性变形解析解;发展了岩体数据现场采集技术与装备、全空间方向岩体结构参数、力学参数、渗透系数计算方法,以及各向异性岩体质量分级、工程岩体主动加固方法;开发了岩体工程参数计算系统和数值分析工具JointModel。统计岩体力学的建立对岩体工程地质力学和岩体力学理论与技术进步起到了重要的推进作用。     

基于灰色系统理论的改进SMR法初探

综合灰色系统理论与传统的边坡岩体质量分级方法(SMR法),提出改进SMR法。传统的岩体质量分级方法中定量指标取值离散性很大,造成质量分级结果阶梯变化。灰色系统理论的灰度特征对解决这类小样本、离散性的问题有很好的适用性。首先对传统质量分级方法的评价指标进行灰类划分,确定各指标所占权重,再构建评价指标的三角白化权函数,并基于最大隶属度准则对边坡岩体进行质量分级。最后结合工程边坡实例,与一般工程RMR(岩体质量分级)与SMR法比较,改进SMR法的评价结果更加吻合工程现状,且质量分级稳定性高,表明其应用于边坡岩体质量分级是科学和准确的。     

《工程岩体分级标准》在深部巷道围岩分级中的应用及分析

通过对新旧国标GB 50218-94、GB/T 50218-2014《工程岩体分级标准》相关内容的对比分析,指出了新国标的改进。在国标GB/T 50218-2014《工程岩体分级标准》岩体质量分级的基础上,提出了岩体基本质量指标BQ的简化计算方法,并绘制了岩体基本质量指标与岩石完整程度系数之间的关系,并建立了BQ与R_c、K_v之间的关系表,通过图表结合可以较快地确定岩体基本质量等级。结论可为地下工程稳定性分析提供参考。      

排列洞室方向对岩体破坏机制和强度影响的试验研究

大型地下工程根据工程需要,由大小洞室组合成洞室群体构成。如何布置洞室群直接涉及洞室和洞室群体的稳定性、工程造价、处理措施等。为了探讨工程结构岩体稳定性的影响,我们组织了这项洞室群排列方向对工程岩体稳定性影响的室内岩体力学模型实验研究。     

隧道层状岩体质量评价的BQ分级改进

国标BQ分级方法是一种多因素、多变量、定性与定量结合的分级方法,该方法选取岩石饱和单轴抗压强度和岩体完整性指数计算出岩体基本指标,再考虑到工程岩体现场工况对其修正,既保证了分级的客观性,又降低了现场分级的难度。但在一些复杂地质条件下,如层状岩体等,BQ分级存在修正系数定性评价的局限性。由于现场工程人员的主观判断不同,导致两种岩体分级交界处往往会出现分级交错的现象。基于室内力学试验,本文阐述了层理倾角与围压对层状岩体力学参数的影响规律。采用Jaeger-Donath与Mogi-Coulomb强度准则提出针对层状岩体的结构面产状修正系数K₂以及初始地应力状态修正系数K₃的计算公式,并通过木寨岭铁路隧道围岩分级计算进行了验证。     

中国地质学会工程地质专业委员会首届岩体力学座谈会综述

中国地质学会工程地质专业委员会首届岩体力学座谈会于1981年11月在北京召开。有150位同志参加了会议。会议收到论文52篇。有32人在大会上发言,占到会人数的21％。小组会议分为;地面工程中的岩体力学问题;地下工程中的岩体力学问题和岩体力学试验及测试技术问题三个专题展开了热烈地讨论。工程地质专业委员会秘书长孙玉科同志致开幕词。张咸     

围岩稳定分析的非线性理论研究

地下工程围岩体具有高度非线性 ,可以借助当代非线性科学研究和预测它的力学行为。应用耗散结构理论、突变论等非线性科学理论研究岩石非线性稳定问题 ,进一步揭示出岩体失稳过程和破坏机理 ,建立符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据     

围岩稳定分析的熵突变准则研究

地下工程围岩体具有高度的非线性,可以借助当代非线性科学研究和预测它的力学行为。应用耗散结构理论、熵及突变论等非线性科学理论研究岩石非线性稳定问题,揭示了岩体失稳过程和破坏机理,建立了符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据。     

APPLICATION OF FUZZY MATHEMATICS IN COMPREHANICS EVALUATION AND ENGINEERING CLASSIFICATION OF ROCK MASSES

The engineering classification of rock masses is one of the basic problems in rock mechanics .The main purpose of engineering classification of rock masses is comprehensively to evaluate rock masses ,to divide the rock masses into several proper classes and to offer guantitative data for engineering design .therefore engineering classification of rock masses is very important for engineering practice and aroused a great interest to the investigators of rock mechanics .On the basis of Bieniawski’s geomechanics classification of rock masses , a new method of engineering classification of rock masses has been proposed by means of the theory of modern fuzzy mathematics .In this classification the rock masses are evaluated on the basis of six parameters :the uniaxial compressive strength of the rock material drill core quality RQD, spacing ,orientation and condition of joints ,and ground water inflow. The rating for each parameter is determined and total rating for rock mass is specified by the method of weighted average .The rating and the weight for each parameter were considered as fuzzy variables . Therefore not only the total rating but also varying Range of total rating(or pthe membership of total rating ) are given .The randomly varying state of in situ rock masses can be described by this method of classification so that the result of comprehensively evaluating is more accurate than others . In additional, an accurate and simple evaluating method that is suitable for the engineers has been given .     

模糊集合论在岩体的综合评价和工程分类上的应用

岩体的工程分类是岩体力学的基本问题之一.岩体工程分类的主要目的是,针对不同的工程对象,对岩体进行综合评价,划分等级,区分成性质相近的类别,为工程的选点,设计提供定量的资料.同时,岩体的工程分类也是我们按不同的类型深入研究岩体的力学性质,建立相应的数学模型的基础.因此岩体的工程分类具有重要的实际意义,对它的研究日益广泛地引起了人们重视.到目前为止,已提出了不少岩体的分类法.从不同的出发点大体分为两类,(1)从岩体力学出发对岩体特性的一般性分类,例如Muller的分类等.(2)为特定的工程目的分类,例如为岩石边坡的Goodman分类法等.为隧道工程而提出的岩体分类最早是Terzaghi(1946年)的分类法.后来还有Lauffer(1958年)等人提出的分类法.     

基于量化的GSI系统和Hoek-Brown准则的岩体力学参数的估计

Hoek-Brown强度准则与Mohr-Coulomb强度准则相比,综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多种因素的影响,可更好地反映岩体的非线性破坏特征,更符合工程实际,由该准则所估算的岩体力学参数可为最终确定岩体力学参数提供重要依据。基于引入的岩体体积节理数Jv和结构面条件因子JC量化的GSI(地质强度指标)围岩分级系统和Hoek-Brown强度准则来估计岩体力学参数,并结合具体的工程估算岩体的力学参数验证应用效果,其成果对工程设计和施工有重要指导意义。     

经验参数m,s对岩体强度的影响

在研究Hoek-Brown经验强度准则过程中,不难发现,该准则将工程岩体在荷载作用下表现出来的复杂破坏,归结为拉伸和剪切破坏两种机制;将影响岩体强度的复杂因素,集中包含在准则引用的两个经验参数m(岩石软硬程度)、s(岩体破坏程度)之中。因而研究m,s两参数对岩体强度的影响,有较大的工程实用价值。本着从工程应用精度要求出发,侧重其m,s对岩体强度值计算精度的影响和规律进行了探讨和研究,指出了精确确定m,s值对岩体强度的应用与理论规律研究的重要性,同时也对工程正确应用该准则给予了启迪和帮助。     

基于分形理论的岩体工程分类初探

介绍了岩体工程分类的研究现状及发展趋势，指出岩体质量的决定因素是岩体的坚硬程度及完整程度，各种结构面的存在使岩体的坚硬程度及完整程度降低，研究表明，岩体结构面的分布具有很的分形现象，在此基础上，重点论述了岩体工程分类的分形方法。     

建筑边坡岩体分类及其应用合理性研究

当前的建筑边坡岩体分类不含外倾软弱结构面控制的边坡和倾倒崩塌型破坏的边坡,把岩体完整程度、结构面结合程度、结构面产状、岩石坚硬程度和地下水发育程度作为分类因素。对这种分类及其应用存在的问题进行了分析。研究表明,这个分类在分类规律、分类对象、分类因素等方面均不合理,也没有实际意义,已有的关于岩体性状的通用分类和专用于边坡的单因素分类对于边坡工程已经够用。提出了取消专用于边坡的岩体综合分类的建议。     

Application of Fuzzy Set Theory to Rock Engineering Classification Systems: An Illustration of the Rock Mass Excavability Index

The characterization of rock masses is one of the integral aspects of rock engineering. Over the years, many classification systems have been developed for characterization and design purposes in mining and civil engineering practices. However, the strength and weak points of such rating-based classifications have always been questionable. Such classification systems assign quantifiable values to predefined classified geotechnical parameters of rock mass. This results in subjective uncertainties, leading to the misuse of such classifications in practical applications. Fuzzy set theory is an effective tool to overcome such uncertainties by using membership functions and an inference system. This study illustrates the potential application of fuzzy set theory in assisting engineers in the rock engineering decision processes for which subjectivity plays an important role. So, the basic principles of fuzzy set theory are described and then it was applied to rock mass excavability (RME) classification to verify the applicability of fuzzy rock engineering classifications. It was concluded that fuzzy set theory has an acceptable reliability to be employed for all rock engineering classification systems.     

Geomechanical characterisation of rock masses in Alpine regions: the Basque Arc (Basque-Cantabrian basin, Northern Spain)

The geomechanical characterisation of rock masses in Alpine regions is one of the main challenges currently facing rock mechanics. These rock masses, made up of very different materials and frequently tectonically disturbed, are affected by engineering works, giving rise to potentially important problems. Thus, in the Basque Country, these materials are at the cause of important fatalities occurring in recent years. In this context, we aim at characterising these materials with the ultimate purpose of predicting their behaviour. The characterisation is initially approached based on the GSI, m_i and σ_ci parameters, following the Hoek-Brown failure criterion. This information is supplemented with field and laboratory measurements, and by obtaining the RQD and RMR indices. Using the information obtained from 99 metering stations, we develop a graphic classification procedure, which allows us to distinguish materials based on their characteristics, behaviour, type and degree of associated problems, and type and effectiveness of solutions provided. Eight classes of material are established.     

基于岩体不连续面三维分形维岩体质量评价研究

岩体内部不连续面分布具有随机性、不规则性,但又具有统计自相似性。基于三维随机不连续面网络模拟技术,对岩体结构统计均质区内的不连续面进行计算机模拟,并应用分形理论计算岩体不连续面分布的分形维数。岩体不连续面分布分维数具有尺寸效应,随着岩体尺寸增大分维数减小,到一定程度趋于稳定。这一稳定的分维值称之为表征分维数,用此值描述不连续面分布特征。将岩体不连续面分布的表征分维数与按传统岩体分类标准所得岩体质量等级进行对比,提出以岩体不连续面分布表征分维数为指标的岩体质量分类方法。在岩体分类基础上,提出基于表征分维数的岩体等效抗剪强度指标的折减计算。