贵阳鱼简河水库坝址区岩体结构面的多重分形

研究了贵阳市鱼简河水库坝址区岩体结构面的多重分形。在研究区分别运用不同剖面岩体结构面测量统计结果进行多重分形分析,首先,利用选定的A区进行结构面多重分形分析,依次选取不同的单元尺度值将该区域划分为正方形网格并测量出每个单元的信息量;取适当不同的实数值,计算分配系数;利用直线拟合方法算出幂指数;利用有关方程,求出多重分维值、奇异指数和分维谱函数。然后,运用同样方法对其它选定的区域进行多重分形,分别计算出多重分维值、奇异指数和分维谱函数并进行对比,得出A区岩体结构面的多重分维值、奇异指数和分维谱函数最大值和平均值均较大,表明A区岩体结构面较发育且复杂,亦说明A区岩体的工程性质较差,并根据多重分形结果列出了各岩体质量优劣的大致排列顺序。     

三维岩体质量的多重分形评价及分类

岩体中结构面的存在往往会对岩体质量造成显著影响。笔者剖析了传统岩体质量指标的不足,以白云鄂博铁矿主矿边坡岩体为例,在工程地质测绘的基础上,利用蒙特卡洛（Monte Carlo）法仿真出三维岩体结构网络图,从多重分形几何的角度出发,计算和绘制出其表征岩体结构分布和复杂性的多重分形谱,对岩体质量作出定性评价和定量分析,并且进行了岩体质量的多重分形分类。     

岩体结构分形及应用研究

岩体结构包括两个基本要素:结构面和结构体。通过分形理论研究岩体结构,得出结构面和结构体分布具有分形特征。根据结构网络图,可分别求出结构面和结构体的分形维数D_(PF)和D_(VF)。结构面分布分形维数D_(PF)越大,反映结构面分布越复杂,优势面(南京大学罗国煜教授提出)发育的方向范围就越大,相应地岩休质量就更差;结构体分布分形维数D_(VF)越大,反映结构体大小分布的状况是大的结构体所占分量趋于增加,结构面的密度、迹长、总面积趋于变小,则岩体质量趋于变好。最后指出结构面和结构体分布分形维数是决定岩体质量的两个指标,是对岩体质量进行评价的合适指标。     

基于岩体结构面分布分形维的岩体质量评价

尽管岩体结构面具有空间上的不规则性和结构网络上的复杂性,但由于它又具有自相似的特征,可以运用分形理论来对其进行研究。运用盒计维数法对某矿山巷道围岩体结构面分布的分维数进行计算,验证了岩体结构面分布的分形特征。通过对岩体结构面分布分形维值分布规律的分析发现,分形维数越大、结构面分布越密集,结构面迹线越长,岩体质量越差,表明可将岩体结构面分布的分形维作为岩体质量评价的指标。将计算所得的岩体结构面分布的分维数与按工程岩体分级标准对相应岩体分级所得的岩体质量等级进行对比,提出了一个以岩体结构面分布的分形维作为分级指标的岩体质量评价方案。     

推移式滑坡演化过程模型试验与数值模拟研究

利用MTS电液伺服加载与控制系统对推移式滑坡物理模型后缘进行了分级推力加载,完成了推移式滑坡演化全过程的模拟。基于三维激光扫描技术对滑体表面的位移和变形进行了高精度、全方位、非连续性监测。采用多重分形基本理论对监测点云数据进行了系统分析,从试验的角度探讨了推移式滑坡演化过程中位移多重分形维数的变化特征。模型试验结果表明：推移式滑坡变形破坏以沿滑带发生的整体滑移为主,并表现出明显的演化阶段性特征,大致可划分为3个阶段：（1）后缘压缩阶段：滑坡模型表面变形体现为后缘土体的局部前移与隆起,整体变形小,多重分形维数成降维的特征,降维过程中未发生突变、有序性好;（2）匀速变形阶段：滑坡模型表面产生了明显的位移,变形不断向前和向两侧发展,前缘、中部滑体发生隆起现象,多重分形维数表现出先减后增的趋势;（3）加速变形阶段：滑坡模型表面体现出持续、快速、变化鲜明的整体变形特征,伴随出现滑坡模型中前部隆起带及横向、纵向的隆胀裂缝,多重分形维数成增维趋势。基于模型试验,利用FLAC3D进行了推移式滑坡演化过程的动态数值模拟,验证了滑坡演化的阶段性特征,揭示了推移式滑坡演化过程中稳定性系数非线性递减的规律。     

节理网络分形在隧道超前地质预报中的应用

分形几何是20世纪70年代以来发展起来的研究非线性现象的理论和方法,这一理论的诞生为揭示隐藏于混乱复杂现象的精细结构和定量地描述它们提供了理论基础。将分形的方法引入到隧道的超前地质预报,通过岩体结构面网络的分维值来预测岩体的质量。结合工程实例可以看出,岩体结构具有良好的分形特征,其分形描述可作为评价结构岩体质量的标准之一。分形方法是评价岩体性质的一个有效的方法,具有广泛的应用前景。     

结构面赤平投影极点图的统计分形在岩体工程分类中的应用——以中科院国家天文台500米口径大射电望远镜(FAST)台址为例

岩体质量分类是区域稳定性评价中一个重要指标。本文通过对FAST台址区裂隙岩体结构面的统计分析,得出场地结构面极点图的分形特征。通过与规范分级方法对比分析,作出了研究区FAST台址的岩体质量分区图。得出了分形理论作为岩体结构分类的定量评价指标的可行性和可操作性。     

基于GIS技术的岩体裂隙分形特征研究

基于GIS技术,对我国高放废物地质处置库预选区岩体裂隙测量数据进行可视化处理,计算反映岩体裂隙发育情况的分形特征参数,并应用于工程岩体质量评价。为岩体裂隙的定量化与模型化研究提供了新思路。     

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。     

四川地区断层空间分布的多重分形特征

断层系统多重分形避免了容量维Ｄ０的不足，考虑了每一条断层对整体分维的贡献，反映了断层的空间分布特征。根据四川地区断层分布图，运用多重分形理论检验了断层空间分布的自相似性，分区计算了四川地区各带的多重分维值。结果表明，断层破裂系统为分形结构，具有很好的自相似性，相关系数均达０．９９。不同带分维值的较大差异，反映不同构造区域的断层分布特点。最后，对分维的含义进行了深入探讨，对油气勘探的有利区域进行了分析。     

皖南山区阳台古滑坡形成机制研究

陡倾层状岩质斜坡易产生倾倒变形,在山区可见大量由倾倒变形发展形成的大型滑坡,研究其形成机制对于正确评价边坡稳定性具有重要意义。本文以皖南山区阳台滑坡为例,在工程地质勘察的基础上,采用定性分析、二维离散元和有限元相结合的方法,详细研究了阳台滑坡的变形破坏过程及其影响因素。研究结果表明,阳台古滑坡的形成包括河流下切岩体卸荷回弹、倾倒变形逐步发展、滑面发展整体破坏、堆积体次级变形4个阶段。这类滑坡的防治应重点控制滑坡前缘的变形,并做好截排水工作。     

基于岩体结构特征的高速远程滑坡致灾范围评价

高速远程滑坡的演化机制与运动过程受控于岩体结构.以重庆市武隆县鸡尾山滑坡为例,采用地面激光扫描技术,获取岩体结构面几何信息,基于离散元数值模拟方法,考虑岩体结构特征,分析高速远程滑坡演化过程及其致灾范围.研究结果表明:(1) 岩体结构特征由岩体内部发育的结构面所决定,针对点云数据开展空间几何计算与聚类分析,可以快速精细地获取岩体结构面产状信息,从而进行岩体结构面识别与组别划分;(2) 将岩体结构特征评价结果导入离散元模型中,能够实现高速远程滑坡致灾范围的快速评价目的,并且取得了与实际滑动距离较为吻合的结果.      

岩体结构效应与长远程滑坡动力学

岩体结构是岩体的固有属性。结构面和结构体是岩体结构的组成单元,当岩体发生形变时,这些单元会起到控制作用（谷德振,1979）。长远程岩质滑坡中岩体结构单元往往伴随着整个滑坡运动的过程,这是由于岩体内在的结构控制着岩体变形、破坏的机制与运动方式。虽然目前存在多种关于长远程滑坡的理论假设和基于各种理论假设的实现模型,然而这些模型的大多忽略了岩体结构效应这一本质问题。本文在系统总结了目前已有长远程滑坡理论和模型的基础上,讨论了长远程岩质滑坡动力学关键参数,动力学机制和动力学过程模型中的关键岩体结构效应问题,提出了考虑岩体结构效应的滑坡动力学可能的研究方向。     

西南煤系地层山区采动型崩滑灾害研究关键问题

文章在分析采矿型崩滑灾害发育特征的基础上,得出西南煤系地层山区地下采动型崩滑灾害常发生在层状碳酸盐岩与碎屑岩地层组成的褶皱翼部和核部的陡崖带上,与地形地貌、地层结构与地下采矿工程活动等因素关系密切,并指出薄矿层开采诱发大型山体崩滑灾害的具体过程:①采空后覆岩顶板塌落—覆岩顶板离层,采空区上覆岩层内部及层间自下而上应力传递;②地下水运移通道形成,并加快更大范围岩体结构破坏及扩展,加速了岩体结构面的松动与破坏;③上覆岩层不均匀沉降导致坡脚压裂,山体大型岩体结构面逐渐拉剪或压剪变形扩展,最终山体发生累积损伤与大规模崩滑灾害。此外,传统经验公式的计算方法对此类采矿型崩滑灾害已不适用,建议开展西南煤系地层山区地质结构与地下采动诱发崩滑灾害的相互作用关系、薄矿层采空区上部山体累积断裂损伤—岩体松动、裂隙扩展-岩溶管道流、裂隙流变化的链式响应机制、地下采动型崩滑灾害评价方法等关键科学问题的研究,以推动采矿型地质灾害防灾减灾工作的发展。      

基于实例推理系统的滑坡预警判据研究

为研究滑坡预警预报指标,建立了31个典型岩质滑坡组成的滑坡数据库,基于滑坡数据库、工程类比和模糊综合评判方法开发了滑坡实例推理系统。首先将滑坡特征属性分为6大项:破坏模式、滑面倾角、滑面类型、边坡岩体结构、边坡倾角、滑坡的诱发因素(降雨、地下水、水库蓄水、开挖、爆破、地震),用11个特征值表示边坡的特征属性;其次采用比值法相似度计算理论在滑坡数据库中搜索与目标边坡最相似的滑坡,通过工程类比给出滑坡预警判据建议值;最后依据模糊综合评判模型修正建议值,得到预警判据确认值,形成滑坡实例推理系统。以锦屏一级水电站为例,通过计算找到了滑坡数据库中与锦屏一级水电站左岸边坡最为相似的5个滑坡实例;其中大冶铁矿狮子山滑坡和安家岭露天矿滑坡有较为完整的变形监测数据,深入分析类似边坡变形破坏过程,分4个阶段给出了锦屏一级水电站左岸边坡预警判据建议值;并建立边坡预警判据修正的模糊综合评判模型,修正相似边坡预警判据,给出锦屏一级水电站左岸边坡进入加速变形阶段的位移速率阀值的精确区间为1.0～1.2 mm/d。     

斜坡地质结构与地质灾害发育类型研究——以店子街幅灾害为例

岩土体是组成斜坡地质结构的基本单元,斜坡地质结构类型与地质灾害的发育类型密切相关。店子街幅图幅调查范围内主要发育软弱-较坚硬层状泥岩、砂岩岩组,风积黄土单层土体,粉土、砂砾卵石双层土体,粉土、碎石和基岩碎屑多层土体等4类岩土体,这些不同的岩土体组成了6种不同的斜坡地质结构,进而演变形成了不同类型、不同规模的斜坡地质灾害。黄土斜坡结构和黄土—冲洪积层斜坡结构多演变发生小型滑坡灾害、黄土—泥岩斜坡结构多演变发生中—大型黄土泥岩滑坡灾害、泥岩与泥质砂岩互层斜坡结构多演变发生崩塌灾害、泥岩风化堆积层斜坡结构和滑坡堆积层斜坡结构多演变发生小-中型滑坡灾害。研究不同斜坡地质结构与地质灾害发育类型的发育关系,有助于进一步开展区域崩塌、滑坡形成机理研究,研究成果有助于洮河下游地质灾害防治工作的展开,并为地方政府科学制定地质灾害防灾减灾规划提供了技术支持。     

北山花岗岩深部节理间距分布多重分形研究

岩体节理几何特征定量描述是岩体力学性质和渗透性研究的基础,更是核废料处置库场址筛选和评价过程的主要内容。基于甘肃北山高放废物深地质处置库预选区BS17、BS18和BS19钻孔岩芯节理数量修正数据,针对节理间距建立了类负指数分布数学统计模型,进一步应用于RQD体系定量评价深部岩体完整性,通过与RID体系对比验证了概率模型的可靠性。指出节理数量-间距关系具有明显的分段线性特征,分维数随着间距增大而增大。确定了节理间距-数量关系符合尺度律,得出了数量与间距关系的多重分形特征。进一步分析了数量与埋深的多重分形特征,初步实现了岩芯节理的定量描述。验证了多重分形谱可以很好地统计分形维特征,尤其是节理几何形状及分布特征。该研究结果可为实现基于钻孔岩芯节理几何特征数据的深部岩体节理三维网格模拟提供参考。     

西藏加查拉岗村巨型古滑坡发育特征与形成机理研究

青藏高原地质构造活跃,内外动力作用强烈,加之气候异常变化,区内大型滑坡发育。以雅鲁藏布江断裂附近新发现的拉岗村古滑坡为研究对象,在现场调查、槽探揭露、地质测年和工程地质分析等基础上,对其发育特征及成因机制进行了分析研究。研究表明,(1)拉岗村滑坡属巨型岩质滑坡,体积达3.6×107 m3,最大水平滑动距离约3050m,滑坡后壁与堆积体前缘高差达965m,最大运动速率达78.1m/s,具明显高速远程特征;(2)受冷冻风化和冰体"楔劈"作用影响,滑坡后部岩体崩裂,全新世以来气候变化冰川逐渐消退,融雪降水入渗加剧劣化岩体结构,降低岩体强度;(3)根据14 C和10Be测年结果,拉岗村古滑坡形成于距今4140~9675a,沿雅鲁藏布江断裂发生的强震可能是该滑坡的直接诱因,岩体受到地震抛掷力作用,原有节理裂隙和新生破裂面发生张剪-拉裂破坏迅速贯通,首先沿断裂附近碎裂结构岩体发生破坏,上部岩体随之失稳并高速下滑。该研究可为认识青藏高原断裂带内大型古滑坡的形成机理提供借鉴。     

Stability Analysis of Landslide near Dewal Village along Murree-Muzaffarabad Road,Pakistan

This study presents a detailed geological and geotechnical analysis of Dewal landslide along Murree-Muzaffarabad road, Pakistan. The study area is situated in a tectonically active region of the earth where mass movements like rock fall, rockslides and slumps cause adverse economic loss through disruption of travelling on roads. The study has the main focus on factors responsible for its instability together with stability analysis using limit equilibrium method by use of computer program Slide (version 5.0). The input parameters of rock mass was evaluated by field investigations and laboratory testing. To analyze the net deposit and net slide mass of the landslide area, multi-date point’s data of 2008 and 2012 of the slide area was obtained and their digital elevation models were generated by using Inverse distance weighting (IDW) technique in ArcGIS 9.3. The study has concluded that the present slope instability is the function of a specific deformation pattern in the rock units (leading towards the possibility of a shear plane under the slid mass), surface and subsurface drainage and the engineering behavior of the overburden and underlying rock units. This study recommends several protection parameters for landslide and suggests that detailed investigation of Dewal landslide is required for long term stability.