复杂工程岩体结构三维可视化构造及其应用

针对岩体结构的复杂性和无规律性,提出了一种新的基于NURBS算法的岩体结构三维可视化构造技术。根据实测的离散信息和交互解译得到一系列二维剖面,以系统的思想实现了岩体结构三维可视化模型,并能进行与工程密切相关的结构可视化分析。最后将该技术成功应用到糯扎渡水电站工程的三维岩体结构模拟和可视化分析中,对工程设计有较大的指导意义。     

非层状岩体三维可视化构模技术研究

根据工程岩体的特征，从三维构模的角度，在中国矿业大学(北京)岩土工程研究所研究工作的基础上将岩体的结构单元类型分成二大类四种：即层状的连续型非倒转岩体、非连续型(断裂)岩体及倒转褶皱岩体和非层状岩体(侵入岩体、喷出岩体等)。借助三维GIS的可视化技术与面向对象的构模方法，根据非层状岩体的空间几何特征及地质数据的特点，提出适合于非层状岩体的数据模型，采用断面构模技术实现非层状岩体三维构模。利用多条轮廓线之间的三维表面重构方法构建非层状岩体的表面模型，将多条轮廓线之间的表面重构问题转化为体数据中的等值面构造问题。进而形成非层状岩体的三维可视化构模技术。开发了三维可视化构模系统，并利用该系统所提供的构模技术实现了灵宝金矿侵入型岩体三维模型的构建。     

非连续型非褶皱岩体三维可视化构模技术及应用

根据工程岩体的几何特征，从三维可视化构模的角度上，将工程岩体分为：连续型非褶皱岩体、非连续型非褶皱岩体与褶皱岩体三大类型。提出了适合于非连续型非褶皱岩体三维可视化构模模型，构造了相应的数据结构，开发了表面构模技术用于这类岩体的构模。在此基础上，利用OpenGL技术，在VC 环境下研制了可视化构模系统。利用该系统建立了某岩土工程研究区域的岩体三维可视化模型。     

褶皱岩体三维可视化构模技术及其工程应用

为解决由于褶皱岩体的边界面可能是非单值曲面给三维构模带来的困难,根据褶皱岩体的几何特征,提出了适合于褶皱岩体构模的数据模型,建造了面向对象的数据结构,开发了断面构模技术与三维可视化构模系统,并利用该系统建立了抚顺西露天矿北帮边坡岩体三维可视化模型。     

岩体随机结构面三维网络的生成和可视化技术

在总结随机结构面网络模拟研究关于结构面三维网络生成和可视化成果的基础上,假定结构面为Baecher圆盘形,考虑结构面大小、位置、产状、隙宽等要素,采用泊松随机过程生成随机结构面网络的样本单元。其中较为详细地介绍了利用结构面的空间几何关系获得结构面网络的交会信息方法,利用FORTRAN90编程语言编制生成三维结构面(渗流)网络的专用程序FRCGEN-3D,该程序也适用于三维结构面网络模拟研究岩体楔形体稳定和连通率求解问题。为使复杂的三维结构面空间几何关系得到展示,进一步借用OPENGL强大的图形处理编程功能,在此基础上完善了一套完整的三维结构面网络模拟专用的可视化系统V-FNW。该可视化系统具有交互界面和三维图形渲染、旋转、交切等功能,为结构面网络模拟研究岩石力学和裂隙网络水力学提供了一个可视化平台,具有相对广泛的应用价值和研究价值。     

水工结构工程与三维可视化技术

对三维可视化主要内容及其在水工结构应用方面的关键技术进行了分析，并由此推出了水工结构工程三维可视化系统的基本框架，指出数字化、可视化、智能化的三维可视化技术将有很大的应用潜力和空间，可为水工结构工程的建设提供新的设计手段。     

岩体结构三维构模技术及其可视化系统研制

根据岩体的构造特征 ,将岩体内部划分成两大类四种基本类型的构造单元 ,即连续型非褶皱岩体、断裂型非褶皱岩体、褶皱型岩体、侵入型岩体 ,并建立相应的空间数据模型。利用柱体构模、表面构模、单轮廓断面构模、多轮廓断面构模技术分别进行这四种类型岩体的三维构模。在此基础上 ,开发岩体结构三维可视化构模系统。     

基于克里金方法的岩体波速可视化模型研究

介绍了普通克里金方法的基本原理,分析了岩体波速的空间变异特征,统计了岩体波速的概率分布特点,应用GOCAD软件对岩体波速进行三维空间插值,得到岩体波速的空间连续表达。研究表明岩体波速具有空间变异的特征,波速空间依赖性中等偏弱。三维可视化模型将岩体波速的空间分布可视化表达出来,以岩体波速三维可视化模型进行工程地质分析,使得地质解释可视化、定量化,提高了地质判断的准确性。     

基于Python的岩体三维结构面网络模拟程序及其应用

结构面对岩体的物理力学性质有较为重要的影响,但在野外勘察的过程中往往难以全面查明其空间分布形态,运用计算机辅助手段对岩体进行三维结构面网络模拟是对勘察结果的有效补充。基于前人研究成果,开发了基于Python的岩体三维结构面网络模拟程序,并针对某桥基边坡岩体结构面特征生成了岩体三维结构面网络模型,体现了Python编程软件对于岩土工程应用的适用性。Python编程软件内置了许多非常完善的基础代码库以及含有丰富第三方代码库,功能强大且编程较为简捷。除了岩体三维结构面网络模拟,边坡剩余推理法的计算、赤平投影图的生成等岩土工程分析都可基于Python进行编程。     

地质灾害监测与防治技术方法研究取得新成果

本刊讯：国家“九五”重点科技攻关课题《地质灾害监测预报与防治技术方法研究》最近通过科技部验收。 　　该课题取得了以下主要成果： 　　一是建立和完善了针对复杂地质结构地质模型建立和岩体稳定性分析的理论与方法，并分别针对二维边坡地质模型的建立与稳定性分析、三维节理岩体建模与稳定性分析以及复杂地质结构三维可视化等问题，开发了三套计算机软件系统。     

采用全空间块体搜索技术初步研究岩体完整性

 岩体完整性包括两方面含义：岩体切割程度和岩体块度。全面反映岩体完整性需要同时考虑结构面间距和长度,而不仅仅是间距。采用全空间块体搜索技术,可直观形象地对岩体切割程度及块度进行研究。结果表明,迹长间距比越大,岩体被切割程度越高,完整程度越低。当迹长间距比为3～4时,岩体被切割成较为离散的块体,对应于完整程度为较破碎即完整～破碎岩体的过渡阶段,结构类型为次块状。岩体块度不完全取决于结构面间距,还与切割程度有关,即要考虑到迹长间距比,当岩体被完全切割(迹长间距比大于3～4)时,块度才基本只受间距控制。这些结论可以作为岩体完整程度及岩体结构类型划分的补充条件。另外,以迹长服从对数正态分布为例,讨论不同迹长分布对所得结果的影响。最后,根据典型工程实例的结构面地质统计资料,分析岩体完整性及结构类型。研究途径和结论对于深入认识岩体完整性具有较大意义。     

中国红层边坡岩体结构类型的研究

在详细考虑了红层边坡岩体的特征之后,选择了4个对岩体结构和边坡稳定性影响最大的因素,作为红层边坡岩体结构类型划分的依据:红层岩层面、层间软弱夹层的特征及其与边坡面相互交切的关系;岩体中的构造结构面的发育情况和组合特征及其与边坡面的交切关系;红层边坡岩体岩性的组合特征;上覆堆积土的红层边坡岩体的二元结构。按红层边坡岩体结构状态,把红层边坡岩体结构划分为4种,然后又按红层边坡岩体的岩性组合特征、岩层产状与坡面产状的关系、结构面的发育情况及其与坡面的关系、以及上覆堆积土的边坡岩体的坡顶线形状和岩土组合特征细分为13个类型和亚类。该分类详细,分类表中附有各类边坡岩体结构的工程地质评价、易发生的病害类型和工程建议,便于实际应用和推广。     

工程岩体断裂结构不均匀性的定量研究

根据多重分形理论和方法讨论了岩体断裂结构不均匀性和各向异性等复杂性特征,提出综合运用分维Ｄ０和多重分维Ｄｍｉｎ／Ｄ０矢量可以定量表征复杂岩体断裂结构的各向异性。     

层状岩体的三维弹塑性有限元分析

层状岩体具有明显的各向异性,其抗剪强度应是相对于层面方向的函数。作者曾提出层状岩体c,j 值的经验表达式,并与前人的试验结果进行对比,二者吻合较好。在此基础上,引入横观各向同性体的本构关系和其中的c,j 值是随方向变化的Mohr-Coulomb准则,编制了相应的三维弹塑性有限元程序,并以一个地下洞室为背景,分别就岩体为横观各向同性和各向同性的情况进行模拟计算与对比,得出了有益的认识。     

修正的局部稳定性因子

1 INTRODUCTION With a great increase in the power of digital computers，the numerical analysis methods for the engineering purpose have been developed in the last decade. Especially，the stress analysis is one of the most popularly used numerical methods. The calculated results of the stress analysis are usually illustrated by stress contour. However，only stress is not enough to estimate the degree of safety or stability for the material strength depending on confining pressure. In suc…     

夹层对层状岩体稳定性的影响分析

在对层状岩体结构及力学特性分析的基础上,将含夹层岩体视为一个完整的力学系统,建立了含夹岩体组合系统力学模型,揭示了含夹层岩体的破坏及失稳机理,并研究确定出含夹层岩体稳定性的判别指标,为层状岩体稳定性的控制设计提供了依据。最后,通过一工程实例分析了确定含夹层极限厚度的方法以及提高系统稳定性的措施。     

断续节理岩体宏观变形特性差异性的分形估计

岩体结构的复杂多变是造成节理岩体宏观力学特性差异怀的重要原因。应用分形几何学中的分维数作为描述岩体结构的定量指标，建立了分维数与岩体变形参数的相关模型，进而系统研究了某重大水电工程大型地下厂房不同工程部位的围岩变形特征。     

龙滩水电站地下厂房主支洞交叉处稳定性分析

根据龙滩水电站地下厂房巨型地下洞室群的布置情况,结合洞室围岩为顺层断层和节理发育的高陡倾角层状岩体的地质特点,建立了三维有限元计算模型,并针对主支洞交叉处岩体的稳定性分析进行了分步开挖下的弹塑性数值模拟.计算结果表明：主支洞交叉处的岩体是应力松弛和塑性区的主要分布区域,该处岩体变形量大,具有明显的非对称性.现有的加固方案是有效、安全的,这一结果可供工程参考.     

软岩底板侵入理论与实践

基于现场观测、实验室相似材料模拟及理论研究，提出了软岩底板侵入理论。该理论研究了煤层底板松软岩体侵入变形力学机制，侵入影响因素和松软底板支护原理。最后，简述了侵入理论在软岩底板控制方面的应用。     

大坝建基岩体抗剪强度取值

  岩体抗剪强度是大坝设计最基本的参数，一般通过室内及现场试验取得的c， f值再经地质折减获取。研究表明，由于地质折减要考虑的因素很多且关系复杂，设计采用值的取得是一件相当艰难的事。除了岩性与岩体结构以外，岩体的围压条件也是影响取值的因素之一。