岩体结构面水力学模型及应用

本文提出岩体结构面适应性平行板模型和该模型的参数确定方法——三段压水试验新解释,新的模型有益于克服将结构面圆盘模型应用于地下水模拟中的局限性;基于结构面起伏度对地下水流动的影响,导出了起伏度修正系数解析表达式。     

岩体结构面间距的双参数负指数分布研究

通过对负指数分布模型函数的分析,推导了负指数分布的极大值函数,证明在岩体结构面实测数据的回归分析中,负指数分布存在局限性。改用双参数负指数分布作为模型函数后,能克服负指数分布的缺点,继承其优点,提高回归分析的拟合度。回归分析的方法使用最小二乘法曲线回归方法。在云南小湾水电站坝基槽边坡结构面的统计中,双参数负指数分布作为回归分析的模型函数得到了成功运用。     

岩体硬性结构面精测及量化处理

介绍了现场硬性结构面精测方法以及在精测资料基础上通过计算机来实现结构间距、条款、迹长等基本要素的量化及可视化显示，分析了结构面基本要素获取过程中有关切割单元长度和切线间距的确定、结构在分布较少及存在大量缓倾结构面时结构面间距的计算等问题。针对这些问题，给出了解决方案。结合具体工程实际应用，获得了良好的效果。     

岩体结构面概率模型与确定性模型的耦合

工程体的稳定性问题最终要求确定的解。由概率模型模拟到简单耦合及复杂耦合求解逼近结构面确定性研究表明，求解耦合问题，一方面要求遵守确定问题求解的精确性约束，另一方面要求满足随机性能问题的概率特征约束，同时又要考虑结构面分布的差异性。     

考虑结构面间距的双因素分组方法研究

同一期地质运动中岩体所产生的结构面间距一般认为服从负指数分布。目前方法多根据产状单一因素进行分组,分组完成后同一组结构面的间距分布可能非常不规则,针对该问题,结合目前结构面采集到的数据质量高且具有空间位置等特点,提出一种新的双因素分组方法 (a new double-factor clustering method,NDCM)。分组时可综合考虑结构面产状与间距信息,该方法分组初值由模糊K均值法(fuzzy K-means)获取,通过调整隶属度较低的结构面分组编码达到修正结构面间距,使其满足负指数分布的目的。为获得NDCM的分组精度,进行了数值模型计算,该模型中结构面分组情况已知,利用模糊K均值法和NDCM法分别对此模型进行结构面分组。对比结果表明,NDCM法分组精度明显优于模糊K均值分组方法;重叠率越高组数越多这种优势越明显;相比于模糊K均值法,NDCM分组精度平均可以提升0.06左右。     

基于H-P滤波法、ARIMA和VAR模型的库区滑坡位移综合预测

受库水位涨落及降雨等影响,库区滑坡位移表现出明显的周期性。基于位移时间序列分析,将滑坡监测位移分解为趋势项与周期项之和。趋势项反映滑坡变形的长期趋势,其主要受滑坡本身地质结构等因素影响。周期项反映滑坡变形的波动性,其主要受外部因素影响。以三峡库区巫山塔坪滑坡为例,考虑长江水位与降雨量影响,采用H-P滤波法从滑坡位移中分解出趋势项及周期项,利用差分自回归滑动平均模型（ARIMA）对趋势项进行平稳处理并计算趋势项预测值,利用向量自回归模型（VAR）计算周期项预测值。趋势项预测值与周期项预测值之和为滑坡位移预测值。与实际监测值及多种方法分析比较,表明综合预测所得结果能较好反映滑坡变形的趋势性和波动性,位移预测效果较好。     

岩体结构面新型本构模型研究

对于涉及需要单独考虑岩体结构面的工程岩体结构分析,采用能反映岩体结构面主要力学特性的合理的本构模型是取得合理解答的关键问题之一。针对在经典连续介质力学理论框架内建立岩体结构面本构模型的缺点,基于岩体结构面的实际受力变形特性,采用直接法建立了一种新型岩体结构面本构模型。所建立的模型依据岩体结构面切向应力变形曲线及剪胀曲线的实际特征,将其分为峰前线性段、峰前非线性段以及峰后软化段,并分别给出了用于描述岩体结构面变形和强度等主要力学特性的数学模型,进而推导建立了结构面各变形阶段的增量型本构模型。最后,编写相关计算程序,采用所建立的新型本构模型以及被广泛采用的Plesha模型对经典的岩体结构面直剪试验成果进行拟合分析。结果表明,所建立的新型本构模型能更为合理的描述岩体结构面的主要力学特性,且模拟能力优于Plesha模型     

岩体结构研究中统计区间长度的确定

岩体结构研究日益得到工程地质界的重视,而岩体结构面现场测量数据是获得岩体结构特征的必需资料。在目前常用的2种结构面测量方法中对如何选择合理的统计区间长度缺乏充分的论证。利用我国西南某大型水电工程丰富的结构面测量资料,研究统计区间长度对岩体结构类型的影响,取得了一定的成果。即最小有效测线长度与结构面间距大小及概率密度分布形式有关,研究岩体结构特征时,必须根据工程实际情况选择满足要求的统计区间长度。     

基于岩体结构面统计与分维数的岩体质量评价及其在矿山工程中的应用

以三山岛金矿-510中段和-555中段为例,基于结构面实测数据,利用Matlab对结构面特征进行统计模型,进而实现了岩体裂隙网络Monte-Carlo模拟。然后结合分形理论确定了岩体质量的分维值。研究表明,-510中段和-555中段F3以北的岩体稳定性要好于F3以南的岩体稳定性,从定性和定量的角度对岩体质量进行了分析,为矿山的安全生产提供了一定的依据。     

岩体结构面计算机三维扩展模型研究

结合水电站工程采集岩体结构数据的特点,详细介绍岩体中结构面在空间上的扩展与延拓方法,即试图利用有限的地质数据,建立结构面的拟合函数,从而实现三维地质模型可视化。     

岩体随机不连续面三维网络模型的检验

岩体随机不连续面三维网络模拟技术成熟与否的一个重要标志就是最终的网络模型是否能够较真实地再现岩体的实际情况,为了使三维网络模型的结果能够真正地应用于实际工程,就必须对模拟的结果进行必要的检验,检验的办法就是将模拟出的模型剖面图形与原型测量窗口的图形进行图形对比,或者将原型的观测数据与模型的测试数据进行数据对比,当这种检验达到精度时,模拟出的模型为有效模型,可以投入工程实际应用。     

基于粒子群算法的岩体结构面产状模糊C均值聚类分析

结构面产状分析是进行岩体力学分析及稳定性评价的基础,玫瑰花图、等密度图等传统的图形分析方法较为粗糙,无法对产状数据进行准确分析,采用模糊聚类方法则可以得到较为准确的优势产状,但需要事先指定分组数及初始聚心,且模糊聚类算法为局部寻优算法,初始划分对最终的数据分析结果影响较大。为了得到较为客观的分组结果及优势产状,同时能够针对大量结构面产状数据进行聚类分析,提出了基于粒子群算法的岩体结构面产状模糊C均值聚类算法。采用粒子群算法进行模糊C均值聚类算法初始聚心的求解,在计算过程中可同时确定最佳分组数,避免了人为指定的主观性,克服了模糊C均值聚类算法易陷入局部极小值和对初始划分敏感的不足。最后,通过工程实例中不同方法的聚类效果对比分析该算法的有效性,并将该方法应用于实测结构面产状数据的分析,得到较为符合实际的优势结构面分组。     

地下工程岩体结构面的统计与应用研究

以煤矿岩体为例, 分析了大小规模结构面的相关性, 提出了地下工程岩体结构面产状的统计方法, 阐述了多组结构面并存于-岩体时迹线间距的统计与计算方法。并用这些统计参数来确定巷道危石的最大可动区域, 选择最佳轴线方向, 为巷道的支护设计提供了科学依据。     

岩体不连续间距数学模型的一个修正函数

不连续间距对岩体性质具有十分重要的意义。基于无限长测量线得到的岩体不连续间距的负幂指数分布是最重要的一种概率分布密度, 为纠正因用有限长测量线而带来的不连续间距的分布误差, 本文提出了一个封闭形式的修正函数。结果表明, 该法可显著减少不连续间距的相对误差, 从而可以采用较短的测量线来测量岩体的不连续间距。     

岩体系统渗流场与应力场耦合的广义双重介质模型的应用研究

本文通过实验资料分析, 提出了裂隙岩体应力与渗流之间的分形几何关系式。以研究区岩体系统结构为基础, 提出了岩体系统应力场与渗流场耦合的广义双重介质模型, 并将该模型应用于某水利水电工程的渗流与控制中, 对坝区岩体进行了应力场和渗流场的耦合分析, 取得了比较满意的结果。     

岩体水力学概述

本文通过伙在工程活动与地质环境相互作用分析，揭示了人类工程、岩体与地下水之间的关系；论述了岩体水力学的研究对象，学科地位，研究内容以及研究方法。     

岩体随机结构面三维网络数值模型有效性检验

岩体随机不连续面三维网络模拟技术成熟与否的一个重要标志就是最终的网络模型是否能够较真实地再现岩体的实际情况 ,为了使三维网络模型的结果能够真正地应用于实际工程 ,就必须对模拟的结果进行必要的检验 ,检验的办法就是将模拟出的模型剖面图形与原型测量窗口的图形进行图形对比 ,或者将原型的观测数据与模型的测试数据进行数据对比 ,当这种检验达到精度时 ,模拟出的模型为有效模型 ,可以投入工程实际应用     

岩体结构理论在中国的广泛、成功应用及进展

岩体结构理论是20世纪中国工程地质的重大理论创新。本文简介了自20世纪70年代岩体结构理论创立以来,在中国得到的广泛应用。为一大批大型、世界级的工程修建中的工程岩体评价和重大工程地质问题解决提供了理论基础和方法。叙述了岩体结构理论在中国岩体稳定性评价、岩体质量分级、岩质斜（边）坡变形破坏机制、大型、巨型水电站建基岩体的选择的成功应用,和中国各工程领域（部门）将岩体结构列入规范,得到的广泛推广。论述了岩体结构划分主要指标的获取方法、量值选取及需要改善的方面,提出了岩体结构新的亚类原位镶嵌碎裂结构和黏结层状结构的典型特征、划分指标及其在工程中的成功应用。     

岩石物性与岩体结构物性研究进展

利用地球物理属性定量化研究岩体结构的成果在国内外较少见。由于风化和构造等原因,浅层岩石与一定范围内岩体的地球物理性质有很大的差别。本文从Archie公式出发介绍岩石物性研究现状,在岩体结构和工程物探研究的基础上,除了介绍岩体结构物性的概念和研究现状外,还分析了以岩心为约束条件下电阻率与波速联合的研究现状,初步探索后认为在工程上能用各种地球物理参数帮助精确描述岩体结构,因此岩体结构物性是一个新的研究方向。     

高陡边坡危石的岩体结构特征识别及滚石运动特征预测

由于坡高峻陡,隐蔽性强等特点,高陡边坡危石的准确识别一直面临较大难题。作者利用无人机航摄、Agisoft PhotoScan等技术,建立高陡岩体的实景模型和三维信息数据。基于不共线的三点确定一个平面的原理,运用Visual Basic语言编写完成结构面产状计算程序。从而形成了准确识别岩体结构面并快速大量提取点云数据进行岩体结构面几何特征计算的方法,并选择浙江省神仙居景区某典型岩体结构边坡进行了应用分析。在确定危石之后,借助滚石运动模拟软件,对危石失稳后的运动特征进行了预测分析。结果表明：A-D处若发生滚落均会砸在游步道上,对游人生命安全构成严重威胁,建议尽快采取相应工程措施以降低风险水平。