岩石块体理论中三维随机块体几何搜索

运用地质统计学与计算机技术随机模拟生成三维结构面网络,并在对前人关于结构面地质统计分析、结构面网络模拟、砍树、寻找封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域等研究的基础上,运用交点组合法,通过交点旋转方向及空间位置的判断等过程,形成搜索三维随机块体的方法。运用该方法对边坡交棱处、洞室顶拱进行随机块体的搜索,并对块体的形态、大小及空间分布特征进行统计分析,从而实现了边坡和洞室工程的随机块体分析。算例表明,该方法可以在工程分析中得到较好的应用。     

地下水对岩质节理边坡稳定性影响研究

针对岩质节理边坡,采用UDEC离散单元法中水力全耦合分析模型,研究了地下水位变化时,在渗流-应力耦合作用下,边坡应力、渗流变化的过程以及渗流作用下边坡的位移分布和破坏形式。研究结果表明:随着地下水位的升高,主应力迹线发生偏转的范围增大,相应的最大主应力增大;水位的升高导致节理张开度增大,进而坡内节理中的渗流流量增大,最大孔隙水压力呈线性增大;渗流作用下,位移等值线沿节理呈块状分布,当岩质节理边坡应力与渗流不能平衡时,坡面上节理切割形成的三角形块体在重力和孔隙水压力作用下顺坡面向下滑,边坡发生破坏。     

岩体三维网络模拟技术及其在三峡工程中的应用

在对三维岩体开挖面上节理迹线生成及其迹线网络搜索技术进行深入研究的基础上，初步开发了相应的岩体三维网络模拟分析程序。程序分析内容包括：绘制任意给定开挖面或复杂开挖 的岩体节理迹线分布图；在三维迹线图上搜索出由结构面切割形成的各闭合块体区域，进一步搜索可称动性块体，并分析其几何特征值，如闭合块体区域面积及可移动块体体积等，根据对三峡工程船闸高边坡施工典型区段开挖面岩体结构的调查资料和分析结果，用已开     

小生境与遗传模拟退火耦合算法在岩质边坡滑动面搜索中的应用

将小生境思想与遗传模拟退火算法相结合,应用于岩质边坡滑动面的搜索中。在实现了边坡结构面模拟的基础上,小生境与遗传模拟退火耦合算法可以顺利搜索出边坡由结构面与岩桥组合形成的潜在最危险滑动面。与其他智能优化搜索算法相比,该耦合算法具有收敛速度快、可找到搜索函数所有全局最优解、参数依赖性小等优点。工程应用实例表明该耦合算法在岩质边坡滑动面搜索中能取得令人满意的结果。     

水电站高陡边坡地震稳定性分析

文章采用赤平投影分析和块体离散单元法,分析高陡岩质边坡岩体内不同结构面组合类型对边坡稳定性的控制作用,分析表明该边坡在地震作用下的主要破坏模式为坡体上部局部小规模楔形体滑移破坏,主控该边坡稳定性的最危险结构面组合为J2J3结构面组合。     

IBE-PFE方法在某水电站泄洪洞出口边坡稳定分析中的应用

鉴于传统方法在含复杂结构面岩质边坡稳定分析中的局限性,引进分区有限元与块体界面元混合算法,验算边坡的稳定性。针对某水电站泄洪洞出口边坡地形地质条件和结构面分布特点,建立数值模型。采用分区有限元与块体界面元混合算法,并结合强度折减法,逐步降低不连续面抗剪强度,计算得出块体刚体位移和接触点对接触状态。根据块体刚体位移发生突变并结合滑动通道失效点对完全连通,确定了边坡的安全系数和破坏方式。结果表明:边坡稳定安全系数为1.80;边坡最可能以坡顶预设缝、坡脚预设缝以及f_(555)结构面为滑动通道发生失稳破坏。该方法具有准确确定边坡危险滑动面和安全系数的优点。     

三维岩体随机结构面切割方法

三维岩体随机结构面切割及块体分析是块体理论的新发展,成为边坡工程和地下洞室围岩稳定分析的有效手段。通过生成三维岩体随机结构面网络,将结构面相互切割,生成新的面,运用面的回路方法形成块体,然后确定岩体开挖面上的可动块体并找出关键块体。经多次模拟,可以获得岩体开挖面形成的关键块体几何形状和尺度规模等统计特征,为工程系统支护方案提供较可靠的设计依据。     

基于极限平衡理论的坡体组合滑面分析

利用极限平衡法软件Slide,对含有软弱夹层的岩质边坡进行稳定性评价分析,分别采用了4种滑面形式(圆弧形、组合型、固定投射角非圆弧形块体搜索、不固定投射角非圆弧形块体搜索)搜索最危险滑动面,并对坡体同样采用4种滑面形式进行敏感性分析。计算结果表明,采用不同的滑面形式搜索时,得到的坡体安全系数从大到小依次为:圆弧形组合型固定投射角非圆弧形块体搜索不固定投射角圆弧形块体搜索,得到的敏感度从大到小依次为:圆弧形组合型固定投射角非圆弧形块体搜索不固定投射角圆弧形块体搜索。对于不同岩体结构的边坡,利用极限平衡法进行稳定性分析时,应采用不同的滑面形式进行分析。     

不同结构面组合对边坡稳定性影响的数值分析

文章以安县芭蕉坪滑坡为研究对象,首先采用赤平投影法分析确定边坡岩体中结构面的不利空间组合,再利用三维离散元软件3DEC模拟岩质边坡在不同结构面组合情况下的位移变形特征,以此分析该岩质边坡不同结构面组合之间的二面角效应,发现当岩层层面产状与坡面相近时,不同产状的节理面与层面的组合对边坡的稳定性影响较大。同时得到如下变化规律:当层面与节理面倾向的二面角减小,位移峰值随之不断减小,边坡稳定性逐渐增大,且当节理面与层面近乎垂直时(85°~95°)边坡处于相对最稳定的状态。     

基于块体单元法的白鹤滩左岸边坡稳定性分析

左岸边坡强卸荷块体系统的稳定问题是白鹤滩水电站题重要工程技术问题之一。针对左岸边坡地形地质条件、变形特征及变形机理的研究,表明结构面组合的三维块体滑动失稳为其主要的破坏模式。常规刚体极限平衡法和连续介质力学方法在求解复杂块体系统稳定时均存在一定的局限性。以块体单元自动识别方法为前处理程序,建立白鹤滩左岸边坡块体系统三维模型,基于弹黏塑性块体单元法(BEM)计算特定块体强度储备安全系数,进行边坡稳定性研究,分析边坡控制性结构面及其关键块体,研究结果与常规刚体极限平衡分析和地质力学模型试验基本一致。块体单元法的分析成果为左岸边坡加固处理提供了依据,同时对复杂块体系统岩体边坡的稳定性研究具有一定指导意义。     

侧裂结构面迹长估计方法研究

侧裂面是控制拱坝抗滑稳定的重要力学边界之一，可能构成侧裂面的陡倾结构面称为侧裂结构面。如果侧裂结构面为随机基体裂缝，那么其迹长估计就是侧裂面边界条件分析中的一项重要内容。作者在分析H-H、Laslett和2L0.5三种迹长估计方法的基础上，综合确定模型方法和概率模型方法，提出了一种适用于侧裂结构面迹长估计的新方法——广义H-H迹长估计算法。并利用此方法对西南某大型水电站工程侧裂结构面迹长进行了研究，证明了该方法的正确性。     

块体滑落模型实验与三维数值分析

针对岩体边坡块体滑落过程,利用自行研制的变角度空间块体滑落模型平台,开展块体滑落系列实验,并与基于离散元法开发的3DEC程序对岩质边坡进行三维模拟分析,建立关键块体的非连续变形动态分析模型,模拟了块体滑落过程,得到动态位移图,最终得到楔形块体双面滑落与单面滑落的分界角度在40°～50°这个区间,对边坡工程的开挖支护有一定借鉴意义。更多还原     

赤平投影法在积石峡水电站泄洪洞与导流洞交叉段设计中的应用

针对积石峡水电站泄洪洞与导流洞交叉段大洞室，采用赤平投影法对洞室与岩体不同产状裂隙面组合形成的楔形体进行稳定性分析，通过判别关键块体，计算净滑动力，确定最终的可能可动块体及关键块体，选取最不利断面进行计算分析，绘制该断面可能最大可动域，确定锚固措施。对洞室锚固施工提供了可靠的设计依据，确保了施工安全。     

基于关键块体理论的岩体稳定性分析方法及其在三峡工程中的应用

针对三峡工程船闸边坡、地下厂房等岩石工程建设中面临的复杂岩体结构块体稳定性问题,阐述了引进岩体关键块体理论解决工程实际问题的关键技术及过程。以关键块体理论为基础,提出任意形状块体的体积计算、凹形块体几何构型以及考虑一般水压模式条件下的块体水载荷计算等一系列方法,实现了复杂岩体地质结构面切割条件下的关键块体识别及多种载荷组合下的关键块体稳定性评价,并应用于三峡船闸边坡及三峡地下厂房等多个工程部位岩体稳定性分析与支护评价。三峡船闸边坡施工期数百个块体几何构型及稳定性分析结果表明关键块体稳定性分析结论与现场实际块体出露特征和稳定状态总体相符。所提出的基于关键块体理论的岩体稳定性分析方法具有较好的针对性和实用性,可为其他工程岩体稳定性分析提供理论依据。     

随机块体统计分析及其工程支护意义

随机块体统计分析对于深入认识随机块体发育特征,定量分析块体系统支护参数具有重要意义。在随机块体几何搜索分析结果的基础上,对随机块体大小及平均大小等的统计分布规律进行研究。结果表明：块体大小满足负指数分布规律,块体平均大小及覆盖率满足分布。在随机块体统计分析结果基础上,提出了确定块体系统支护设计参数的分析思路,例如根据块体埋深的分布规律,通过可靠度思想,可以确定锚杆长度。研究成果揭示了随机块体的统计分布规律,并为随机结构面切割下的块体支护分析探索了一个新的方法。     

白鹤滩电站左岸强卸荷区边坡稳定试验研究

针对岩质高边坡的稳定问题,提出了基于变温相似材料的降强法与倾斜抬升超载法相结合的综合法模型试验方法,建立了边坡稳定综合法试验安全评价方法,并针对白鹤滩电站左岸强卸荷区高边坡的稳定问题开展试验研究。通过典型剖面及卸荷区边坡的2个模型试验,获得了边坡在底滑面降强后的变形特性和破坏机理,揭示了缓倾结构面是影响白鹤滩边坡稳定的控制性因素,其失稳模式为滑移—拉裂的块体滑动破坏。试验结果表明,在底滑面前缘区域布置混凝土置换洞,可有效增强底滑面抗剪能力、减小边坡变形、阻止滑块形成,加固后的边坡稳定安全系数为K_SC=1.42～1.58。研究成果为白鹤滩边坡工程的安全评价和加固处理提供了科学依据,同时也为类似边坡工程提供参考。     

基于安全性和经济性多目标优化的岩质边坡锚固计算方法

以节理岩质边坡为研究对象,基于塑性力学的极值理论,将滑动面的安全系数和锚固造价共同作为目标函数,将锚固力方向、锚杆长度、结构面的剪力和法向力作为决策变量,结合岩块的平衡方程约束条件、结构面的屈服条件和锚杆的附加约束条件,建立安全性和经济性多目标的岩质边坡锚固非线性数学规划模型,最后采用线性加权和法求解多目标规划模型得到安全系数、锚固造价的最优值以及最优锚固角,该方法具有概念明确、计算精度高等特点。     

共面断续岩桥直剪试验破坏过程研究

岩桥对岩质边坡稳定性起控制性作用,而非贯通性节理岩体是广泛存在于岩质边坡中的一种岩桥载体形式。研究共面断续岩桥连通率对岩石抗剪性能的影响,可为岩质高边坡稳定性评价提供理论依据。以直剪试验的形式,通过石英砂、水泥、石膏和水制备直剪试验试样, 并预留相同长度的3条共面断续节理,对共面断续岩桥进行剪切模拟,分析其破坏模式、破坏过程演化机制和力学参数。结果表明:直剪试样呈现张拉破坏、拉剪破坏和剪切破坏3种破坏模式,以剪切破坏为主,节理所在面为控制性结构面;试样破坏过程依次呈现为裂纹稳定、裂纹破坏和残余变形阶段;随连通率增大,抗剪强度降低,黏聚力减小,内摩擦角小幅变动;共面断续岩桥连通率越大,岩石抗剪性能越差,岩质边坡稳定性越低。