岩体节理面的力学效应研究

简易纵剖面仪和Ｒｙ—ＪＲＣ尺为定量统计研究岩体节理的表面形态和粗糙度系数提供了有效的量测工具．本文根据简易纵剖面仪在某一节理面上野外现场绘制的１０２３条不同方向、不同取样长度的节理表面轮廓曲线的实测统计资料,系统、定量地分析了节理表面形态的各质异性、各向异性和非均一性;运用ＪＲＣ—ＪＣＳ模型讨论了岩体节理力学参数的各质异性效应、各向异性效应、非均一性效应、评定长度效应、几何形状效应和法向应力效应等问题．在此基础上,提出了按岩性定向统计研究节理表面形态、估测节理粗造度系数和估算岩体节理力学参数的科学思路．文末对正确运用ＪＲＣ—ＪＣＳ模型估算岩体节理力学参数的有关注意事项作了简要说明．     

用协同—指示克立格预测储层物性参数：以胜利油田罗家砂四上砾岩为例

指示克立格是一种非参数统计方法,它能在不舍弃特异值的条件下进行有效的空间估计,协同克立格以协同区域化变量的研究对象,充分考虑了变量空间相关性和变量间的统计相关性,有着单变量克立格法可可比拟的优点,因而,本文提出协同－指示克立格法这一方法,在指示克立格中考虑多变量的空间相关性和变量间的统计相关性,使指示克拉立格与协同克立格相互补充,模拟现实,提高预测精度,并以胜利油田罗家砂四上砾岩为例进行参数预测,     

基于三维裂隙网络的裂隙岩体表征单元体研究

岩体表征单元体（REV）的研究一直是岩土工程中的重要问题。裂隙岩体REV是其内部复杂结构在尺寸效应上的体现,归因于岩体内裂隙系统的随机性。在三维网络模型的基础上通过计算体积节理数建立了确定岩体REV的方法。这种方法考虑了岩体内裂隙的三维空间密度的特征,采用体积节理数这一参数的收敛状况确定岩体REV的大小。建立了实际岩体的模拟裂隙系统,用一定大小的立方体来分割裂隙系统,统计不同立方体内的体积节理数,并将均值作为最终裂隙岩体的参数。将此参数作为裂隙岩体的属性,通过判别其收敛状况获得了岩体REV的尺寸。考虑了岩体不连续面的特征,建立了REV的分析模型,得出工程岩体的REV的尺寸是裂隙平均迹长的4倍的结论。     

非饱和水分运动参数空间变异与最优估值研究

以野外砂壤土30m×30m空间的实测土壤参数试验为基础,通过对实测数据的统计分析得到饱和水力传导度KS及容水度C遵从正态分布,而孔隙大小分布参数α遵从对数正态分布。应用变差函数对参数KS和α的空间结构进行分析得到两参数的空间结构可用球状变差函数模型进行描述。根据Kriging最优估值理论,分别对两参数空间的值进行了估计,结果表明本研究的野外实测试验点的数目减少26%即可满足精度要求,同时与克立格方法相比采用协克立格方法对参数lnα进行估计,其估计方差平均减少6.87%。     

金川Ⅲ矿区岩体分类及其力学特性参数预测

本文针对金川Ⅲ矿区岩体质量及参数,并在11个钻孔数据资料的基础上,采用数学统计和数值模型来分别分析矿区岩体质量和力学参数的特征。对11个钻孔的资料进行详细的统计分析,进行每一个钻孔不同深度的岩体节理裂隙统计和岩体分类评价,并由此获得了建立矿块力学参数模型的数据。再建立表征整个岩体特性的三维力学模型,并揭示了矿块力学特性的分布特性和变化规律。此研究为崩落法采矿设计和数值模拟提供可靠的依据。     

基于三维节理网络模拟的坝基岩体结构分类研究

以金沙江白鹤滩水电站左岸坝基岩体为研究对象,开展了基于三维节理网络模拟的坝基岩体结构分类研究。根据节理的分组分布和密度分布进行统计均质区分段,以分段为单位建立基于统计学和概率论的三维节理网络模型。在三维节理网络模型的模型正面、模型侧面和模型顶面上分别沿形心等角度布置模拟测线,将3个正交平面上54条模拟测线的RBI均值定义为三维等效岩体块度指数RBI3D,以RBI3D作为评价指标开展坝基岩体结构分类。结果表明：左岸第10梯段坝基岩体的完整性相对较好,其中整体块状占53.3%,块状占26.7%,次块状占20.0%,分析结果与实际地质情况相符。该方法充分考虑了节理分布的空间各向异性,并采用单一定量指标作为岩体结构的分类依据,兼顾了科学合理性和工程实用性。     

克立格估计邻域大小的确定方法

分析了以往地质统计学确定估计领域域时的不足,提出了克立格估计方差、均值权,真值与估计值之间线性表达式的斜率、真值与估计值的相关系数以及克立格估值中的负权样品数等可作为确定克立格估计领域域大小的关键参数,对于脉状脉体而言,除了考虑以上参数外,还应限制矿体厚度方向上的大小。     

次生晕数据的对数正态泛克立格法研究及异常评价

首先介绍了对数正态泛克立格法的基本理论和方法,包括对数正态分布,三参数对数正态分布,求解估值(Z_v)~*所需的权系数λ_α.及求解漂移值(m_v)~*所需的权系数ρ_α的对数正态泛克立格方程组.其次,笔者应用对数正态泛克立格法探讨了华北某测区的次生晕数据、元素统计分布特征以及变异函数及结构分析.最后,给出测区估计结果,元素综合异常图,划分出5个异常区,并结合地质条件对异常进行了综合评价.     

岩体结构面倾向参数概率分布函数改进的Bayes推断方法

三峡船闸是世界上最大的船闸。该地区断层及节理比较发育,且具有一定的随机统计性,它对岩体力学性质起重要的控制作用。为了研究节理倾向的概率分布特征,本文引入以Bayes 最小熵优度比较检验为基础的概率分布的改进Bayes 统计推断方法,基于三峡工程永久船闸节理岩体3373 条结构面的实测参数,就对岩体力学性质起控制作用的各组结构面的倾向参数的概率分布进行了研究。文章最后还讨论了推断的最优分布参数,估计了结构面参数的检验误差范围。     

柱状节理岩体原位变形试验力学浅析与模拟

在白鹤滩坝址区柱状节理岩体原位变形试验成果的基础上,针对节理刚度的取值进行讨论,利用柔性中心孔试验值反算得到柱状节理岩体节理面刚度值。岩体变形是由岩块和节理两部分组成,分析含单节理岩体概念模型的单轴加、卸载规律性和其变形特性,发现其滞回特性是节理力学行为造成的;推导得到了岩体变形计算公式,可用于多组相交节理岩体等效弹性模量的计算,能够反映出节理岩体的各向异性特征;建立了柱状节理随机模型,采用离散元方法和反算的刚度值进行了仿真分析,得到等效变形参数在试验结果范围内。     

协同克立格法在广西林旺金矿化探数据处理中的应用

协同克立格法,同时兼具化探数据多元性及克立格法表征空间属性的特点。考虑到地质变量两个以上的空间属性,在化探数据处理中运用协同克立格法,可以进一步提高估计精度。运用协同克立格法对广西林旺矿区中金元素成矿进行预测,经相关性分析显示,在矿区中元素的基本组合是Au、Ag、As、Hg,协同克立格插值以Au为主要变量,伴生元素Ag、As、Hg为次要变量。把插值计算后的结果与传统多元统计方法和普通克立格法的计算结果进行比较,结果协同克立格法得到的估值误差较小,预测精度较高,在成矿元素的预测中具有一定程度的优越性。     

基于离散裂隙网络模型的节理岩体渗透张量及特性分析

节理岩体几何结构非常复杂,研究其渗流特性对于指导含水岩层稳定性分析具有重要价值。应用离散裂隙网络模型DFN方法,基于VC++6.0软件平台,建立了平面渗流分析方法,分析了节理岩体不同几何分布情况下的渗透率张量特征,通过定义渗流定向性系数对岩体渗流的定向性特征进行了定量分析。结果表明：单组节理岩体渗流具有明显的各向异性特征,渗流定向性随着节理角度变化显著;节理随着节理贯通性增加,节理渗透率呈现对数增加趋势;两组节理情况下,各向异性特征随着节理组间夹角变化;两组节理岩体渗流特征研究中,正交分布下,岩体仍存在各向异性,但渗流定向性系数较低;当节理倾角服从正态分布时,随着节理倾角标准差增大,渗透率增加;两组节理夹角不同时,节理渗透主方向倾角随着夹角增大而相应增大,基本沿两组节理夹角方向的角平分线方向。     

岩土样本力学参数的模糊统计特征研究

岩土工程参数中的各种信息都存在模糊性。通过对岩土样本力学参数试验值的研究,提出当分析样本统计特征时,应该充分考虑模糊不确定性因素对参数特征值的影响。在确定的参数隶属函数基础上,推导了岩土样本力学参数模糊统计特征值的计算公式,并证明了公式的合理性。应用实例表明,由于文中提出的计算方法考虑了参数模糊性的影响,其计算结果比按常规统计方法得到的结果更具合理性。在任何情况下,模糊方差和模糊变异系数都比常规统计方法得到的方差和变异系数小。分析结果表明,该方法具有广泛的推广价值。     

基于钻孔电视的深部岩体节理三维网络模拟

为了准确模拟岩体节理的空间分布,评价高放废物地质处置库围岩的稳定性,先通过调查露头节理数据,运用概率统计理论进行节理几何特征模拟,再利用Monte-Carlo法来模拟节理空间分布特征,并以高放废物地质处置新疆预选区天湖地段花岗岩体为研究对象,通过钻孔电视调查不同深度节理几何特征,划分钻孔岩体结构均质区,提出钻孔节理产状、大小、密度的统计方法和计算公式,以均质区建立节理三维网络模型并通过数据对比法进行模型验证。结果表明：1）利用列联表卡方检验和重叠窗口法可将天湖钻孔岩体划分为0~90、120~240、270~360和390~600 m等4个均质区;2）利用SPSS软件以及基于节理直径、迹长和隙宽之间的数量关系得出节理产状服从正态分布,节理直径服从负指数分布;3）通过数据对比法得出模型统计和现场测量的节理平均产状数据相差±3°以内,平均直径相差±1 m以内,平均面密度相差±0.01 m^-2以内,从而验证了Monte-Carlo法建立的节理三维网络模拟的准确性。     

岩溶水区域化变量特异值识别与处理方法研究

在岩溶水区域化变量克立格估计中,特异值的存在将对区域化变量局部估计精度产生重要影响。本文针对岩溶发育的极不均匀性,分析了特异值产生的客观物理背景,并结合实际探讨了影响岩溶水区域化变量克立格估计精度的特异值的识别与处理方法。      

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。     

基于孔穴效应的时空变差函数在水文数据插补延长中的应用

水文数据在时间上一般呈现平稳性和拟周期性、在空间上呈现非平稳性;单变量具有相依性,多变量之间又有相关性.它的变差函数一般表现有孔穴效应,即水文数据变差函数非单调递增、显示出有一定周期的波动.用一维孔穴效应指数函数模型拟合水文数据的时空直接一交叉变差函数,用协同克立格最优估计方法插补延长缺测水文数据,经验证插补延长结果可信.     

Cosserat介质理论针对节理岩体的应用

由于考虑了内在尺度的影响,Cosserat介质理论较传统连续介质力学更精确和一般化,在考虑具有微结构介质的力学行为时拥有优势.节理岩体的力学性质明显受结构面影响控制,传统连续介质理论对于认识结构应力、应变的真实状况是有限度的.Cosserat理论应用于岩土介质模拟时,根据具体情况有三种方式一种是将岩土介质视为粒状材料,第二种则是将节理岩体看作是层状材料,此种模型应用最为常见;另一种则是将高度节理化岩体看作是块体结构.与试验或其它数值计算的对比表明,采用层状和块状模型对节理岩体进行数值模拟得到的分析成果是合理可信的.空间模型的应用也作了讨论.     

不连续岩体变形破坏过程中AE的空间演化与意义

通过一些典型节理化岩体模型变形破坏过程中的AE事件的定位分析和破裂面形态的研究,探讨了不连续岩体变形破坏过程的空间演化特征。结果表明:单节理岩体变形破坏的空间动态特征受节理角控制,随着节理角从小变大,岩体的变形破坏方式从AE在局部集中的突发式失稳向AE弥漫于整个节理层面的类似渐进式的破坏形式发展；失稳破裂面从简单的整体状岩-膏界面变成形态复杂的层内复合破裂面；复杂节理岩体的变形破坏受一条（组）主导构造控制,强AE事件集中发生在不连续构造交汇部位,在包含多条主构造的岩体模型中最终失稳破裂面只与最后阶段AE的位置一致。     

小浪底水库消力池边坡岩体结构概率模型模拟

本文通过对边坡区岩体露头和平硐壁结构面几何参数的量测统计，建立了岩体结构面产状，规模，密度和张开度的概率模型，运用蒙特卡洛模拟方法，定量到画了边坡区岩体结构特征，为边坡岩体稳定性评价提供了一个定量的结构模型。