JRC分形估测方法的实用性

基于分形几何的码尺法分维数与岩石节理粗糙度系数的物理意义剖析，认为Ｄ－ＪＲＣ之间不存在必然的相关性．分析标准轮廓曲线的分维数，发现其分维数差级微小，难以实行粗糙度系数分级．根据实测资料阐述了岩石节理表面轮廓曲线的“自相似”是统计意义而不是绝对的，它要求ＪＲＣ分形估测应统计求取，而过繁的分维数测量步骤削弱了ＪＲＣ的分形统计估测的可行性．建立在实测资料统计分析基础上的ＪＲＣ尺寸效应分形模型ＪＲＣｎ＝ＪＲＣ０（Ｌｎ／Ｌ０）－Ｄ客观而真实地刻画了粗糙度系数随取样长度增大而降低的规律，其中，ＪＲＣ尺寸效应分维数（Ｄ）具明确的物理意义，它描述了ＪＲＣ随结构面规模增大而降低的衰减速率．最后，运用ＪＲＣ尺寸效应分维数（Ｄ）探讨了岩石节理粗糙度系数尺寸效应的各向异性规律．     

锦屏Ⅱ水电站辅助洞岩爆灾害评价及对策研究

锦屏Ⅱ水电站辅助洞是典型的深埋隧洞,高应力条件下的岩爆灾害一直是设计和施工阶段面临的主要问题之一。通过统计辅助洞开挖过程中岩爆的基本规律,结合地应力和典型岩层的室内岩石力学试验,采用不同的岩爆评价指标对辅助洞的岩爆危险性进行了评价分析。并针对辅助洞工程的实际情况,讨论了施工过程中岩爆防治的措施,提出相应的岩爆控制对策,为锦屏Ⅱ水电站正在施工的4条深埋长大引水隧洞中岩爆的预测和防治提供了重要的基础性数据和借鉴,并可为现场施工提供指导     

结构面粗糙度统计测量最小样本数确定方法

由于结构面粗糙度具有各质异性、各向异性、非均一性和尺寸效应等特征，结构面粗糙度系数（JRC）取值具有不确定性，工程中广泛采用统计方法来分析结构面粗糙度性质，然而以往研究往往忽略样本数不足对统计结果的影响。针对结构面粗糙度统计测量时无法确定合理样本数的问题，分别提出基于变异系数级比分析及简单随机抽样原理的最小样本数确定方法。以实际工程岩体结构面表面数据为研究对象，对比分析两种方法在系列尺寸下确定的统计测量最小样本数。实例分析表明：小尺寸样本的变异系数（CV）值明显大于大尺寸样本，且CV值随取样尺寸的增大而减小，取样尺寸为10～50 cm的CV值基本稳定在0.31～0.47之间，取样尺寸为60～100 cm的CV值基本稳定在0.21～0.31之间；最小样本数与取样尺寸基本满足幂函数关系，且最小样本数随取样尺寸的增大而减少；系列尺寸下级比分析方法在允许误差为±2%时确定的最小样本数与简单随机抽样原理在最大允许误差为10%、置信度为95%时计算的最小样本数是一致的，相似度大于0.997。该研究方法可为工程岩体中定量获取结构面粗糙度统计测量最小样本数提供依据，保证了JRC（结构面粗糙度系数）统计测量结果的准确性，对工程岩体稳定性评价中结构面力学参数的准确获取具有重要意义。     

基于三维路线精测方法确定深部工程岩体强度

在深部采矿工程中,针对岩石质量指标RQD（rock quality designation）存在的问题,提出了先按岩性的不同将岩体进行岩组RG（rock group）划分,再对不同岩组分别进行三维RQD指标量测的方法。基于路线精测方法,通过对孔庄煤矿深井工作面不同岩组进行三维RQD实测和统计分析,得到了在岩石单轴抗压强度基础上深部节理化岩体强度折减系数,并由换算公式确定了工程岩体的等效强度。研究成果有助于对深部岩体结构特性进行定量化评价,为合理确定深部岩体的强度提供新的思路。     

波速测试在高层建筑地基勘察中的应用--以遵义百货大楼岩土工程勘察为例

通过工程实例说明钻孔波速测试可定量划分岩体质量单元，确定岩体完整性系数，并利用岩体的完整性系数Kv作为同完整程度岩体承载力的类比指标。     

岩体体裂隙率野外测量及计算方法的研究

裂隙率作为表征岩体裂隙特征的一项重要参数,有线裂隙率、面裂隙率、体裂隙率3种表征方法。目前常用测线法、统计窗法获取线、面裂隙率仅能从一维或二维反映裂隙发育情况,其方法还存在测量结果随机性、应用受出露条件所限等不足;现有体裂隙率测量方法也存在着实际应用性较差、成本高等问题,尚缺乏简便易操作的野外测量方法。为此本文提出了一种新的野外测量岩体体裂隙率的工作方法--球体法。由于构造、成岩裂隙发育的组系性、方向性,球体法根据各组裂隙产状从不同方向进行观测,通过多次测量统计岩体出露面上裂隙的发育特征,推断岩体内部裂隙的发育状况,其值能更好地反映局部区域岩体内部裂隙发育程度。此外,在测量时利用专利仪器可以得到沿裂隙面法线方向上隙宽以及隙间距数据真实值,测量条件对出露面平整情况要求不高,测量结果受露头平整性影响不大,具有更好的实用性。本文以安庆大龙山采石场研究区为例应用球体法,野外现场测量表明该方法可以在较为方便操作的基础上实现快速测量;研究区体裂隙率均值为2. 286%,集中分布在1%~4%,结合研究区实际情况以及误差分析结果,球体法可以很好地反映研究区各个测量点的裂隙发育程度。     

Depth Variability of Compressive Strength Test Results of Toki Granite from Shobasama and Mizunami Construction Sites,Japan

This paper studies the depth variability of uniaxial compressive laboratory test results on intact Toki granite (i.e., sound rock without macroscopic fractures) from the Shobasama and Mizunami Construction Sites, Japan. Some of the depth variability observed in the laboratory results can be indirectly attributed to the high fracture frequency of the “upper highly fractured rock domain” from which some of the samples were taken. For samples taken from the “lower sparsely fractured rock domain,” however, the uniaxial compressive strength of the granite seems to be very strongly correlated to the level of in situ rock stress (i.e., maximum shear stress) determined by measurement results obtained from hydrofracturing tests. The correlation between the laboratory results and the level of in situ stress is explained by the damage due to the complex stress path that the cores undergo during drilling, besides the stress concentrations at the drill-bit/rock contact, which can also affect the microcracking of the samples. An attempt to adjust laboratory test results to estimate the in situ intact rock strength of Toki granite based on its correlation with in situ stresses was carried out.     

南秦岭地区下寒武统水沟口组黑色岩系成因及其沉积环境

早寒武世全球广泛发育的黑色岩系记录了重要海洋环境信息.为了解决该时期黑色岩系成因模式和沉积环境问题,本文选取南秦岭淅川—内乡地区下寒武统水沟口组黑色岩系为研究对象,通过剖面详测、薄片鉴定、电子探针和主微量元素等岩石学-地球化学分析方法,对其物质来源、形成机制和沉积环境进行分析.研究表明:水沟口组黑色岩系普遍具有海相硅质...     

Measuring fracture orientation at exposed rock faces by using a non-reflector total station

Measurements of fracture orientation are usually taken by using a compass-inclinometer device on exposed rock faces. The drawbacks when using this method is that it is time-consuming if many fractures are measured and that measurement might be impossible if the rock face cannot be safely reached physically. To improve field mapping of rock fractures, a method for applying a non-reflector total station to measuring fracture orientation is presented in this paper. A non-reflector total station is a geodetic device that captures three-dimensional co-ordinates of target points without using a reflector. Therefore, physical touching the rock surfaces is no longer required. To determine a fracture orientation, co-ordinates of a set of points on the exposed fracture surface are captured at a distance from the rock face. The best-fit plane of the exposed fracture surface is defined by the co-ordinates of the target points, and the orientation (e.g. dip angle and dip direction) of the fracture surface is determined as that of its best-fit plane. This paper presents the technical procedure and a portable system designed for the field mapping of fracture orientation. Results of a case study performed at an exposed rock face are also included.     

隧道地应力测试及岩爆预测研究

高地应力以及由此诱发的地质灾害（如岩爆等）是目前隧道施工中经常遇到的工程地质问题,地应力测试则是进行隧道岩爆及其其他灾害预测预报的重要内容,利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力应用较为广泛,作者采用岩石声发射Kaiser效应法对隧道岩体初始地应力场进行了测试,结果表明,笔架山隧道应力总体状态为稳定型,岩体应力量级普遍较低。利用所测得的地应力场数据,结合国内外相关岩爆判据判定和理论分析,进一步得出笔架山隧道不会发生岩爆的结论。通过2D-σ有限元数值模拟,对笔架山隧道开挖中是否会产生岩爆等施工地质灾害做出了最终的判定,这种综合预测方法的准确性和可靠性较以前单一的岩爆预测方法大大提高,在岩爆预测理论和工程应用方面具有很好的参考价值。     

地震活动与矿井顶板事故影响关系统计分析

针对地震活动与顶板事故进行时空序列统计分析,得出两点新认识:(1)顶板事故与宏观地震序列有较强的频率对应,似乎是"遥相呼应";(2)相当多的顶板事故伴随有周边小震发生。推测部分原因是这些矿井位于地震带附近,部分原因是采矿卸压引发矿震,一些地震可能是宏观地震序列中的一部分。如果能够掌握,并加以利用,对于安全生产具有一定意义:对既定煤田,查找周边对矿区地应力影响强烈的地震带或断裂带,这些矿井顶板事故有可能成为周边地震带或断裂带的"应力窗",而地震带或断裂带的活动又成为煤矿地质灾害的"晴雨表"。在煤田大区,可以把顶板事故群发当作构造应力扰动的一种反映,作为大区构造应力扰动传入矿区,再与开采卸压作用叠加,引起地质灾害的证据。     

岩体节理表面形貌的各向异性研究

本文根据激光表面仪测量的节理表面形貌数据,通过将高度分布转化为斜率分布、并对斜率分布采用频谱分析的方法,研究了节理表面形貌的各向异性特征。一般的统计参数只能给出节理表面剖线某种性质的平均测度,很难捕捉节理表面的各向异性性质。而功率谱密度全面反映了节理表面形貌中大尺度上的起伏和小尺度上的涨落,具有一般统计参数不可比拟的优越性,通过定义累计功率谱密度指数psd*的方法,定量地表征了岩体节理表面的各向异性。      

Estimation of rock physicomechanical properties using hardness methods

The purpose of this study is to investigate the statistical relationship between hardness value and physicomechanical properties of constructional and cover rocks. The definition, measurement of hardness and classification of the rocks used are very important in construction sector. From this point of view, rock hardness is one of the most important parameters for the determination of rock properties. In this study, the determination of hardness and the physicomechanical properties of constructional and cover rocks in Çukurova region was accomplished using various methods in the laboratory. Statistical relations between physicomechanical properties and hardness of rocks were also determined. High correlations were found between the hardness methods (Shore Scleroscope, Schmidt hammer hardness), which are cheap and easy to use, and other physical and mechanical properties. It was found that physicomechanical properties can be estimated using hardness methods and compared with the calculated value from different empirical equations.     

大兴安岭多宝山铜成矿区植物地球化学特征及找矿意义

在森林覆盖区利用植物地球化学找矿具有一定优势。对黑龙江省呼玛县多宝山铜矿区和相邻的呼玛县罕达气－白石砬子－宽河对照区进行植物地球化学找矿研究。植物样品采集以植物样方测量中常见植物为主,分别采集植物的根、茎、叶,并配套采集岩石和土壤各层位的样品,植物样品使用ICP-MS方法测试。植物中成矿元素对比和总富集系数(TEC)显示,在铜成矿区可以形成比较明显的植物地球化学异常。通过矿化岩石-土壤-植物元素相关分析和屏障系数(SC)证明,植物中元素异常与成矿作用具有成因联系。植物地球化学找矿干扰因素比较多,可利用元素在植物根、茎、叶器官内的分配特征来确定采样介质。提出利用衬度系数(CC)、组合衬度系数(CCC)、屏障系数(SC)等多指标方法选择有效指示植物,综合分析后认为白桦和胡枝子可作为多宝山铜成矿区有效指示植物。在大兴安岭森林覆盖区利用植物地球化学找矿是可行的。     

干耦合超声波检测及波初至的自动拾取

目前岩石力学参数测定，受限于探头及数据采集设备，多在实验室环境完成，同时，传统超声收发探头对接触面平整度要求较高，需要对岩石表面打磨处理，且需要涂抹导声糊。这些都极大限制了超声测量系统的应用范围。为实现对岩石钻孔内的长效监测，对声波发射、接收机制及岩石内超声信号的频域特性进行分析，通过AIC算法拾取波前初至，利用小波去噪和改进AIC法（NAIC）求波初至到达精确时间，研究了基于干耦合岩石内部参数测量系统，在岩石内部实现了超声信号的发射接收、信号瞬态触发、高速采集，并将最终结果通过无线方式传输至数据记录仪。分别对Φ50 mm×100 mm花岗岩及砂岩岩样进行了超声波传输参数测量，Φ114 mm×280 mm花岗岩岩样测量距离分别为150、200 mm，利用NAIC、STA/LTA、MER、ETA 4种算法对该数据进行处理，并与第三方仪器测定结果进行比较。结果表明：基于干耦合声波测速采集系统，对不同工作接触面适应性较好，数据误差在规范允许范围内。小波降噪适用于背景干扰少、频率范围集中的超声接收信号，在到时拾取方面，除STA/LTA外其余3种算法在去噪后的到时拾取精度均得到有效提高，其中尤以NAIC法最为明显，到时平均误差由1.21 ?s锐减至0.19 ?s。     

岩体结构多重分形方法的改进与应用

本文运用多重分形方法研究岩体结构,对关键参数作误差分析,进行算法改进。并选取鄂西恩施保扎滑坡与杨家山滑坡附近的4个代表性露头点进行岩体结构多重分形研究,得出多重分形维数值是对平均岩体质量的直接度量,多重分形谱宽反映了岩体质量的整体分布情况。岩体结构多重分形方法比传统的岩体质量指标更能反映岩体结构的整体性质,根据多重分形结果可建立初步的岩体质量评价方法。      

Analysis of random anisotropic damage mechanics problems of rock mass

Summary Probabilistic analysis of random anisotropic damage mechanics problems is proposed in Parts of I and II. In Part I, based on the measured characteristics of random crack distribution on the surface of a rock specimen, a probabilistic law of damage variables for rock mass was presented as a Beta distribution by using the Monte-Carlo statistical simulation method. In part II, statistical estimation of a damage state and properties of random damaged rock mass are evaluated by Rosenblueth's point estimate method. Two stability problems involving randomly damaged rock mass have been analyzed using the finite element method, to illustrate the statistical estimation method.     

数字图像技术在岩石细观力学研究中的应用

岩石内部的细观组成和结构决定了其在外力作用下的应力-应变状态,进而控制了其宏观力学响应和破坏机制。数字图像处理技术作为一种材料细观尺度上的空间结构精确测量和数字表述手段,已广泛应用于土、岩石及混凝土的细观结构定量分析中。应用数字图像处理进行的岩石细观力学研究是对岩石力学研究方法的革新。现阶段主要研究内容包括：岩石裂隙隙宽的非接触测量,数字表述岩石结构的非均匀性,进行岩石细观力学行为分析,将提取的岩石数字特征值与相应的岩石物性结合以实现岩石流-固耦合研究,建立基于数字图像技术的岩石细观力学数值模拟方法。在研究相关文献的基础上,对数字图像技术在岩石细观力学定量研究中的成果进行客观评述,探讨各种方法的优缺点,分析展望数字图像技术在岩石细观研究领域中的应用前景。     

高应力区岩石统计损伤本构模型研究

为了反映高应力区岩石变形破坏全过程,通过引入双参数抛物线型Mohr强度准则,建立适用于高应力区岩体的微元强度度量方式,并假定由该度量方式得到的微元强度服从幂函数概率密度分布,结合连续损伤理论,考虑损伤变量修正,建立一个新的适用于高应力区岩体的统计损伤本构模型。以高应力区英安岩为验证对象,进行常规三轴压缩试验,依据岩石应力-应变曲线特征,给出模型参数确定方法。引用基于线性Mohr强度准则而建适用于浅部低应力水平岩体的相关统计损伤模型,利用该模型和所建模型对高应力区英安岩和相关文献中的高应力区砂岩、花岗岩试验数据进行验证,对比试验曲线和理论曲线,证明所建模型的可行性和适用性,并对英安岩累积损伤的扩展过程进行分析。     

利用原子力显微镜探针刺入测试黏土颗粒水化膜厚度的试验研究

黏土颗粒水化膜厚度问题是泥质膨胀性岩土膨胀机制研究的理论基础。关于黏土颗粒水化膜厚度测试资料较为丰富,但通过原子力显微镜测试黏土颗粒水化膜厚度的研究成果还较为少见,且在测试方法方面尚不完善。基于3层水化膜结构模型和原子力显微镜测试技术,通过对蒙脱石粉末、泥岩粉末、泥岩岩片3种样品的测试研究,提出了水化膜厚度刺入式测试方法、粉末样和岩石样的制样方法、试验数据的统计处理方法。总结了水化膜厚度测试曲线自由水段、弱结合水段、强结合水段、黏土颗粒段的变化规律。通过和既有研究成果的对比分析,论证了原子力显微镜刺入测试黏土颗粒水化膜厚度的合理性与可行性。结合工程实践,探讨了定量化获取水化膜厚度在理解泥质膨胀性岩土膨胀机制方面的工程意义和理论价值。