岩体表面节理变长与节理真实长度尺寸的概率关系

空间节理长度不能直接进行测量,只能通过岩石暴露面上节理迹线长度来量测,但是节理迹线是节理面与岩石交切的结果,迹长在多大程度上能代表节理真实长度得值得研究的。本文利用计算机模拟的方法分析了迹长与节理真实长度的的统计关系。     

岩体节理表面几何特性描述

岩体节理表面几何特征对岩体变形、刚度、剪切强度和水渗导性有重要影响,一般用节理粗糙度系数（ＪＲＣ）、节理吻合系数（ＪＭＣ）来描述。本文用节理表面分维（ＪＳＦ）来描述节理表面形态的复杂性,为节理表面几何特征描述提供了一个新的方法。     

基于钻孔摄像技术的岩体节理大小估算方法

目前,确定岩体节理大小通常是根据岩体暴露区域的节理迹长进行估算,往往因岩体暴露区域的局限性而影响估算结果。以钻孔内节理特性为研究对象,尝试进行岩体节理大小估算,首先通过钻孔摄像技术获取地质钻孔内节理的倾向和倾角信息,建立所研究深度范围内的节理平面方程,形成钻孔之间节理面的连通判断准则,从而确定节理面的迹线长度,同时构建出节理迹线均值函数,最后根据节理面迹长与大小之间的对应关系,估算出岩体节理的大小,从而形成一种利用钻孔内的节理特性来估算岩体节理大小的方法。将该方法应用于张家湾铁矿的地下采选联合工程,其估算结果准确可靠。     

含单节理裂隙岩体的单轴压缩试验及数值模拟

为了研究预制裂隙的厚度和宽度对节理岩体的力学特性的影响,对人工制作的单节理裂隙岩体进行了单轴压缩试验和数值模拟,研究了节理面的倾角β、节理面的厚度d、节理面的长度l对单轴抗压强度的影响。研究结果表明:(1)当节理面长度和厚度相同时,随着β随着由0°增加到90°时,试件的单轴抗压强度呈逐渐增加的趋势;当节理面的倾角β和厚度相同时,随着节理面长度的增加,试件的单轴抗压强度呈逐渐减小的趋势。(2)当节理面的倾角β和长度相同时,随着节理面厚度的增加,试件的单轴抗压强度呈逐渐减小的趋势。     

节理岩体的块体尺寸特征分析及其可靠度评价

通过对块体形成机制的讨论,根据岩体内节理面间距分布的随机性,分析了不同尺寸块体的出现概率。在计算块体的可靠度时,考虑了结构面的产状,粘结系数,磨擦系数等多个随机因素的影响。     

基于裂隙产状和迹长划分岩体统计均质区研究

岩体统计均质区的划分是岩体工程设计的首要步骤,因为不同的均质区内岩体的结构特性和力学特性都存在差异。大多研究考虑产状或者其他单一参数划分岩体统计均质区,却很少有人考虑多参数进行划分研究。考虑了裂隙产状、迹长两个参数,提出了一种划分裂隙岩体统计均质区的新方法,即基于秩和检验评价两个样本之间的相似性,从而实现对裂隙岩体统计均质区的划分。结合工程实例即云南省马吉水电站左岸坝肩某两高程4个平硐的岩体结构统计均质区划分,分析了多参数对裂隙岩体统计均质区划分的影响。研究结果表明：PD241和PD253、PD201和PD241分别划分为一个统计均质区,而PD201和PD251 以及PD251和PD253不具有统计相似性。考虑了产状和迹长因素对岩体统计均质区的影响,划分结果较Miller方法更加合理可靠。结合现场调查分析,新方法的结果更加吻合实际情况。     

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.     

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。      

节理岩体大尺寸取样及三轴试验的建议方法

节理岩体大尺寸取样及三轴试验的建议方法技术介绍岩体的强度和变形性质是岩土工程稳定性计算的基本参数。这两个参数主要取决于岩石材料和不连续体的性质以及它们之间的相互作用。三轴试验是研究岩石和土的强度及变形性质的众所周知的手段。ＶｏｎＫｏｒｍａｎ［１］于１...     

Laslett算法和广义H-H算法在不同迹长层次下的适用性讨论

结构面平均迹长估算的Laslett算法和广义H-H算法虽然在理论上具有严密的推导过程,但实际应用时,由于迹长层次不同,两种算法估值精度不同。在利用开挖边坡所揭露的全迹长资料对不同迹长层次下两种算法的估值精度进行检验的基础上,讨论了两种算法的适用性,并针对工程中所采用的测量窗口高度通常较小这一实际情况,对广义H-H算法在小窗口长迹长层次下的迹长估计值进行适当修正。综合研究结果,建议:(1)小窗口短小迹长层次情况下采用Laslett算法进行迹长估计; (2)小窗口长大迹长层次情况下采用乘以修正系数x=2的广义H-H算法。     

Demarcation of homogeneous structural domains within a rock mass based on joint orientation and trace length

This paper presents a new method for determining the structural domain boundaries within the rock mass. This new method is based on a statistical comparison of data from pairs of sample regions. The stereonet is divided into 100 windows with approximately equal areas. The poles of joints occurring in each corresponding window on the two projection plots of the regions being compared are then merged and arranged in ascending order with respect to their trace lengths. Finally, the Wald–Wolfowitz runs test is used to identify the homogeneity of structural populations by analyzing the joint sequence. Based on a significance level of 0.01, the homogeneity of structural populations collected from four adjacent adits at the Songta dam site is determined using the proposed method. The results show that the boundaries of structural domain change with the sizes of the sampling domains being compared. The initial sampling domains should be selected according to the engineering geological conditions of the studied area. In addition, the clear advantage of the proposed method is that both joint orientation and trace length are considered.     

岩石结构面粗糙度系数尺寸效应的推拉试验研究

粗糙度系数是结构面抗剪强度的主要影响因素,然而由于结构面表面形态的复杂性,粗糙度系数尺寸效应研究并未获得较大进展。总结了结构面粗糙度系数的3种获取手段：标准剖面对比法、理论公式法、试验反分析法。在此基础上分析了3种方法在研究粗糙度系数尺寸效应方面存在的问题和困难。为了研究结构面粗糙度系数与试样尺寸的相关度,对中砂、硅粉、水泥、非引气型萘系减水剂等原材料的配比进行了研究,获得了与天然钙质板岩物理力学特性相类似的岩石模型材料,然后采用研发的结构面制作模具及其制备工艺制作了8组共176对具有不同尺寸和表面起伏粗糙程度的结构面,并利用改进的高精度岩石结构面推拉仪对结构面粗糙度系数进行了推拉试验研究和数据统计分析,结果表明：模型结构面粗糙度系数的统计均值随试样尺寸的增加而降低,但特定结构面粗糙度系数的尺寸效应规律需要根据结构面的具体表面形貌进行测试;Barton理论公式计算的结构面粗糙度系数尺寸效应变化规律与推拉试验测试规律总体上一致,但试验值与理论值有差异,且结构面试样尺寸越小,二者的差异就越大;具有特定表面形貌的模型结构面粗糙度系数也有差异,工程大尺寸岩体结构面粗糙度系数需要根据表面形貌和分布特征进行综合判定。     

Fractographic determination of joint length distribution in chalk

Summary Measurements of fracture joint distribution combined with determinations of plume length and orientation on a vertical section of a single chalk layer near Beer Sheva, Israel, reveal that joints marked by unilateral and circular plumes are skewed towards the shorter sizes while joints decorated by bilateral plumes are skewed towards the longer sizes. The mean lengths of the unilateral and bilateral joints are 66.5 cm and 155.6 cm, with standard deviations of 30 cm and 60.6 cm, respectively. These results as well as joint length observations from other areas seem to suggest a bimodal length distribution. However, since the minor maximum is generally very weak, and due to some additional uncertainties, further confirmation of the present observations is needed.     

Comparison of rock discontinuity mean trace length and density estimation methods using discontinuity data from an outcrop in Wenchuan area,China

The equations that exist in the literature to estimate corrected mean trace length and corrected two-dimensional density of a rock discontinuity set using area sampling technique are critically reviewed. The discontinuity traces appearing in an outcrop in Yingxiu area in China are used along with rectangular windows to calculate the corrected mean trace length and two-dimensional density using Kulatilake and Wu’s equations. Similarly, circular windows are used along with Mauldon’s and Zhang and Einstein’s equation to calculate the mean trace length and Mauldon’s equation to calculate the two-dimensional density for the same discontinuity sets using the same outcrop discontinuity trace data. For both parameters, the predictions based on the rectangular window methods were found to be more accurate than that based on the circular window methods.     

Maximum likelihood estimation of joint size from trace length measurements

Summary Usually, rock joints are observed in outcrops and excavation walls only as traces. Under some assumptions about the shapes of the joints and the nature of their size distributions, the underlying joint size distribution can be estimated from trace length measurements. However, the interpretation of trace length distributions from line mapping data should be approached with caution. The data are always length-biased and furthermore, the semi-trace length, the trace length, and the underlying joint size may have different distributional forms. Semi-trace length distributions are monotonic decreasing functions not sensitive to changes in the real trace length distributions. Experimental full trace length distributions are shown to have lognormal distributions and to be insensitive to major changes in the underlying joint size distributions. Under the assumptions of joint convexity and circularity a parametric model for the three-dimensional distribution of joint sizes is developed. A maximum likelihood estimation of the distribution of joint diameters, which best reflects the observed joint trace data, and corrects simultaneously for joint censoring, truncation and size bias, is developed. The theory is illustrated with numerical examples using data collected from five field sites.     

应用数字近景摄影测量提取岩体裂隙迹长信息方法研究

针对传统以皮尺为主要工具的岩体裂隙迹长测量方法精度及效率较低、尤其是遇有危险场地不能遥测等缺点,研究应用数字近景摄影测量的方法获取岩体裂隙迹长信息,以普通非量测数码相机为主要工具,以JX-4A数字摄影测量工作站为依托进行信息处理,可以快速获取隧道施工掌子面裂隙迹线图。经实验比较分析,数字近景摄影测量方法获取岩体裂隙信息在精度和效率方面都优于传统方法。     

节理面构成块体的概率公式及其工程应用

利用块体理论和概率分析理论,建立了同时考虑节理面间距和延展性随机特性的情况下构成块体体积的理论公式,据此分析了节理间距、延展性随机特性与构成块体体积的关系,进而得到了具有实用价值的计算公式,该公式结合可动块体分析方法,可以有效地解决赤平投影难以计算小型结构面构成块体体积的问题。工程实例表明,该公式具有实用性和应用前景。     

岩体不连续面迹长与直径间的概率关系模型分析

由于“随机”概念的模糊性,在假定不连续面为薄圆盘及弦长作为迹长的前提下,基于迹线端点在圆周上均匀分布、迹线中点在直径上均匀分布、迹线中点在圆面域内均匀分布这3种明确而又不同的“随机”含义,可以得到3种合理的迹长 与直径 间的概率关系模型。通过对这3种模型进行分析认为：其在各自的“随机”含义下都是正确的,只是适用条件各异;野外实际可行的条件是介于模型2 和模型3之间的,合理地分析应该同时考虑这两种模型。在实际应用中,应该首先对所有取样面产状之间的关系进行分析,根据其结果来分配给模型2和模型3以某种权重,这样得到的迹长与不连续面直径之间概率关系更具合理性,其结果弥补了目前国内外进行的相关研究仅仅考虑到第2类模型的不足。