基于GIS的Logistic模型在深圳大运中心岩溶空间发育规律评价中的应用

采用Logistic回归模型进行岩溶空间发育规律评价,为深圳大运中心场地岩溶地面塌陷预测提供依据。结合岩溶发育影响因素和场地现有资料,选取地层岩性、地下水埋深、地质构造3个因素作为影响场地岩溶发育的地质因素。根据钻孔揭示的土溶洞埋藏深度频率层次聚类分析结果,将场地岩溶发育划分为<10、10～22、22～30、30～36、≥36 m共5个埋深组。将场地在平面上按10 m×10 m大小划分为6 843个评价单元。在GIS技术的支持下,以钻孔揭示的岩溶发育情况为样本空间,分别建立场地5个埋深组的3因素Logistic回归模型。通过5个埋深组的钻孔Logistic回归模型,分别计算各个埋深组情况下场地各评价单元的Logistic回归值PL。以不同埋深组土溶洞发生频率为权重,将同一位置、5个埋深组的单元PL值进行加权累加,得到场地各单元岩溶发育综合评价P值。将P值进行层次聚类分析,把场地划分为岩溶发育区、岩溶发育-不发育过渡区、岩溶不发育区。结果表明模型具有一定的可信度,可为岩溶地面塌陷评价提供依据。     

粉砂质板岩力学特性及各向异性特性

为研究鄂西北地区板岩的力学特性及各向异性特征,开展了志留系粉砂质板岩的单轴压缩和巴西劈裂试验,分析了试样的力学特性和各向异性特征以及在不同荷载作用下的变形破坏模式,揭示了不同破坏模式的力学机制,并通过数值分析研究了不同板理面角度板岩边坡破坏模式及力学机制。研究结果表明,粉砂质板岩中的板理面是影响岩体力学行为的弱面,使得粉砂质板岩表现出明显的各向异性的特征。在单轴压缩条件下,粉砂质板岩在垂直板理面方向比平行板理面方向更易变形,变形量更大;平行板理面方向加载时试样破坏类型为竖向劈裂型张拉破坏,其实质是压杆失稳;垂直板理面加载时试样的破坏类型为穿切板理面的劈裂型剪切破坏;所测得的力学参数各向异性也较明显。在劈裂荷载作用下,粉砂质板岩的破坏模式主要有张拉劈裂破坏和沿板理面剪切破坏两种,所得抗拉强度在平行板理面方向上最大,在垂直板理面方向上最小,两个方向上的抗拉强度均小于抗压强度。由于板理面间的抗拉强度极低,在受到与板理面呈小角度相交的劈裂荷载作用时,容易产生沿板理面的张拉劈裂或拉剪破坏,在实际工程中应尽量避免板理面间的受拉破坏和沿板理面的拉剪破坏。在边坡工程中,板理面倾向、倾角对边坡破坏模式及力学机制有较大影响,边坡防护治理需充分考虑这一影响。上述研究为粉砂质板岩区岩质边坡防护治理以及其他岩石工程设计与施工提供理论依据与技术基础。     

广清高速公路改扩建工程岩溶塌陷主要影响因素分析

岩溶塌陷对工程建设的影响不容小视。为了研究广清高速公路改扩建工程中影响岩溶塌陷的两个主要因素冲击荷载作用和地下水下降对塌陷的影响程度,在资料收集和现场调研的基础上,统计工程区12处岩溶塌陷的基本情况,总结塌陷特征并分析影响塌陷的主要因素,建立与实际覆盖层结构相符的塌陷地质模型-砂土+粉质黏土+灰岩地质模型。根据极限平衡理论,分别在冲击荷载和水位下降两种力学作用下对塌陷地质模型进行稳定性计算。通过计算得出,最大冲击荷载的作用在一定程度上会影响覆盖层的稳定性,但不是导致地面塌陷的主要因素,而地下水位下降对工程区岩溶塌陷起到了决定性的作用。通过进一步分析水位下降对塌陷的影响程度,确定水位降幅4m为警戒值, 6m为危险值,为保证施工的安全性提供一定的理论依据。     

降雨条件下多层结构喷出岩滑坡孔隙水压力变化与稳定性分析

多层结构喷出岩滑坡的形成条件和内部岩层组合都十分特殊。以浙江省下个寮滑坡为例,分析滑坡变形与降雨之间的关系,并采用数值模拟对坡体内部孔隙水压力和稳定性进行分析。结果表明:因为多次间隔喷发形成的强、中风化交替岩层,致使坡体内部岩体力学性质不统一。当降雨持续进行时,由于渗透性低的中风化夹层存在,深部岩体比浅部接受降雨入渗相对滞后,且前部岩体孔压变动较后部更迟缓,雨水入渗易在渗透系数较低的中风化层中受阻,并顺层面排泄,从而产生软化作用,联合坡体内部渗流场的变动,推动滑坡变形。     

SBPM试验不同长径比颗粒流细观模拟

自钻式旁压试验(Self-boring pressure-meter)具有对原位土体扰动小,测试深度大,能够得到不同深度处土体的应力-变形曲线,在测定地基土性参数和地基承载力上具有广阔的应用前景。然而受分析手段和研究水平限制,目前对SBPM试验不同长径比(length-to-diameter ratio)测定器加载过程中周围土体的细观变形响应研究较少,而土体参数的确定与其变形机制是密切相关的,基于此,应用PFC3D(Particle Flow Code in Three Dimensions)颗粒流程序对不同长径比L/D(6、10、15、20)下自钻式旁压试验进行了数值模拟,对测定器孔应变一定时,周围土体的位移场和应力场分布变化进行了分析研究。试验结果表明:根据长径比的大小,位移场和径向应力场分布可分为两种形式:当长径比L/D=6时,位移场和应力场分布呈"弧形壁灯笼状",测定器周围土体变形在其高度上不符合平面应变轴对称条件,且L/D=6时的土体应力小于后3值(L/D=10、15、20时);当L/D=10、15、20时,则呈"直壁灯笼状",此时在测定器高度上应力分布比前者均匀,其变形基本符合平面应变轴对称条件。径向应力在测定器附近两侧形成近似成对称分布的数个应力集中区。当测定器径向应变一定时,随着L/D的增大孔壁处土体径向应力逐渐呈负指数减小并趋于稳定。     

声波测试法在判别地下厂房EDZ中的应用

洞室开挖不可避免地会损伤岩体, 对于规模巨大、布置异常复杂的水电地下厂房围岩尤甚, 合理地确定开控损伤区(EDZ)分布成为地下洞室的信息化设计、施工和安全运营的关键性问题.在引入EDZ概念及强EDZ、弱EDZ和基本未损区分区的基础上, 提出采用声波测试方法来确定强EDZ和弱EDZ的分布.将声波波速-深度曲线划分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型等3种曲线类型, 根据曲线特征点, 对EDZ进行定性、半定量的初判.根据波速计算得出的损伤因子D, 对强、弱EDZ和基本未损区进行定量的判别.首次提出的基于声波测试法, 定性、半定量和定量相结合的综合研判法具有创新性, 为客观评价地下洞室EDZ提供了科学的方法.      

基于岩体精细化描述的围岩分类及力学参数概率分布特征分析

针对目前水电站地下厂房工程中不同围岩分类方法存在评价结果不一致、围岩力学参数存在室内试验值与实际情况不吻合的现象,现推荐采用岩体精细化描述体系对围岩岩体结构进行定量化评价。将常用围岩分类方法(RMR、Q、RMi、GSI、BQ、HC)评价指标予以归纳分组,并通过各组内不同指标对比分析获得围岩分类方法中的基础评价指标。以大岗山水电站主厂房某区段为分析对象,采取现场岩体精细化地质素描与后期数据挖掘、拟合相结合方法,并依据评价指标间的关联关系,获得了基础、非基础评价指标的分布概型及对应参数,实现对该段围岩岩体精细化描述认知;基于精细化描述结果,应用Monte Carlo法生成符合各评价指标分布概型的大量随机数,而后参照各分类方法评价思路与评分流程,得到评价指标在各分类方法对应的大量随机评分值,通过归纳统计获得不同围岩分类方法评价结果的分布概型;基于各围岩分类方法评价结果与力学参数值之间的关联关系实现对力学参数概率特征分析。该分析方法与思路可为类似工程围岩质量及力学参数的精确确定提供一定借鉴,并可为实现围岩支护极限状态设计提供必要的原始参数支持。     

自钻式原位剪切旁压模型不同固结荷载颗粒流数值试验

自钻式原位剪切旁压仪具有扰动小,能同时测出不同深度土的变形和强度参数,在精确测定土体参数方面具有广阔的应用前景。然而,目前受分析手段与研究水平的限制,对SBISP多级加载过程中周围土体的变形响应研究较少,而土体变形参数的确定与其变形机制是密切相关的。基于此,应用PFC3D颗粒流程序对不同固结荷载SBISP模型进行了仿真数值试验,试验结果表明:随着剪应力的逐级施加,中间区域颗粒的位移量不断增大,且位移矢量方向性更加显著,在第5级剪应力作用下,影响区域位移矢量形状呈现为倒锥形;而随着上覆固结压力的增大,探头周围试样的受影响范围逐渐变小;在探头作用下球颗粒的运动轨迹呈台阶状,台阶形态随距探杆中心距离增大而趋于平缓,球颗粒的Z向位移量亦随之呈负指数形式衰减;此外,剪应力与探头摩擦系数呈正相关关系,但当摩擦系数达到某一阈值时,剪应力-位移曲线不再变化。其研究成果对于深入开展SBISP试验多级加载过程中影响域内土体变形过程与变形模量之间关系研究具有重要启迪意义。