声学钻孔电视及在地下建筑物选址调查中的应用

声学钻孔电视(BHTV),又称超声波成像测井,是一种能获得钻孔孔壁定性图像的地球物理测井方法,可以直接对钻孔进行岩性观察。该方法具有测试速度快、精度与分辨率高、成果形象、直观可靠、数据处理和分析过程相对较简单等众多优点,在某些情况下可以代替钻孔取芯。在地下建筑物选址调查项目中,中深部岩体的结构面特征参数是场址性能评价的基础数据之一,采用声学钻孔电视测试,并借助相关专业软件,可以获得中深部岩体的结构面(包括节理裂隙和断裂构造)特征和分布规律。实践证明,声学钻孔电视是一种精细评价岩体结构面特征的有效手段。     

声波测试技术在地下油库选址勘查中的应用

地下油库库址岩体稳定性是保证国家能源安全的有效措施之一。本文介绍了声波测试技术在广东省某地下油库选址勘查中的应用效果,通过钻孔声波测井和室内岩性测试,计算了库址岩体声波速度和岩体动力学参数、评价了岩体稳定性、分析了库址全区纵波速度场分布特征,对库址岩体安全性进行了分析,为石油储备库的建设提供依据。     

西南地区坝基深部玄武岩工程地质特性研究

受自身高强度和形成条件影响,西南地区玄武岩深部岩体具有几何尺寸上的不完整性和力学特性上的似完整性,同一位置采用不同指标划分岩体结果不同.鉴于现有测试手段和评价方法,深部玄武岩工程地质特性研究具有相当难度.岩体透水率、纵波波速等指标能较好反映岩体工程特性,其测试方法相对简便,且与岩体力学参数有较好的相关性,故可用于深部玄武岩结构、风化、卸荷划分,利用纵波波速、吕荣值与变形模量的相关性推算深部岩体变形参数,辅以室内试验,最终综合评价深部玄武岩.以西南某水电站坝基玄武岩为例,综合坝址区平硐、钻孔纵波速度、吕荣值、力学参数等指标获得坝基岩体质量分级方案,并进行岩体划分,为该水电站建基面选择提供依据.     

岩体质量分类

岩体质量分类是水电工程基础工作中的重要环节。本文用四种不同的岩体质量分类方法,选择不同的岩体结构类型对云南某水电工程右岸岩体质量进行了分级。结果表明,对于各类岩体结构类型,四种岩体质量分类方法所得出的结果非常接近。其对应关系分别为碎裂结构一般为Ⅴ－Ⅵh岩体,镶嵌结构一般为Ⅵv－Ⅵa岩体。次块状结构一般为Ⅵa－Ⅲb岩体,块状结构一般为Ⅲa－Ⅱ岩体。并且根据评价结果,作出了研究区625高程的岩体质量分区图,为下一步的参数配套工作奠定了必要的基础。     

基于无人机与Rockfall的危岩体结构特征识别与运动规律模拟

赤水红层地区高陡边坡危岩体具有位置险峻、隐蔽性强等特点,致使危岩体的识别成为困扰工程建设的巨大难题。针对研究区危岩体调查难以开展的问题,利用无人机倾斜摄影技术,获取带有空间地理坐标的照片。运用Agisoft PhotoScan软件构建了唐家屋基边坡高清数字地表模型(DSM),利用三点不共线可确定一个平面的原理,在模型中提取结构面空间点云坐标,计算出结构面产状,并对危岩体的结构特征进行提取,确定了4处典型危岩体。基于三维模型对危岩体的体积进行了测量,通过定性分析得知,危岩体处于欠稳定状态。利用Rockfall软件对4个危岩体的崩落运动特征进行模拟,发现危岩体发生崩塌破坏后滚石会对坡脚房屋和公路造成破坏。研究结果对高陡边坡危岩体的勘察、稳定性评价及影响范围确定有重要参考价值。     

地下储油库岩体水文地质分类及工程应用研究

目前现行的岩体分类标准是以评价围岩稳定性为目的的,不能满足工程对围岩渗透性的要求。以现行岩体分类标准和水封洞库工程特殊性为基础,考虑岩体质量和岩体导水性,并将结构面的连通率、张开度、产状等因素引入评价标准,采用施工勘察、超前地质预报等技术手段,建立了一种服务于水封洞库施工的水文地质分类方法。水文地质分类指导洞库围岩的注浆工作,采用地质雷达和压水试验对注浆效果进行检验,确保了洞库围岩稳定性和水封性。     

鹈鹕优化算法在岩体结构面分组中的应用

结构面广泛分布于岩体之中,难以逐一进行分析。现有研究方法存在对初始信息敏感,分组结果可靠性差,以及难以准确对产状相近的结构面进行分组等不足。针对上述问题,提出了一种基于鹈鹕优化算法(POA)的岩体结构面分组方法。首先,利用POA算法全局寻优初始聚类中心,结合模糊C均值算法(FCM)将结构面产状数据进行完全分组。其次,利用蒙特卡罗模拟技术,生成符合Fisher分布的产状数据。最后,基于正交设计,对比传统FCM算法,以识别错误率为指标,研究了新算法在不同结构面数量、结构面组数、聚类中心、离散度情况下分组精度的变化规律。结果表明：聚类中心对分组精度具有显著影响;所提方法能对产状极点边界不清晰的结构面数据进行有效分组,可有效提高分组精度和分组结果的可靠性。以大连某水库边坡结构面数据为基础,对其进行分组处理,验证了新方法的工程实用性。研究结果可以为结构面三维网络计算机模拟和岩体工程稳定性分析提供依据。     

节理岩体三维复合等效模型

将含有多组节理的岩体复合等效为均质的各向异性体.推导出了受任意多组节理切割的岩体的三维等效本构关系,编写了计算程序,根椐完整岩体、节理的性质及产状参数.可以很方便地预报节理岩体的三维复合等效刚度矩阵及弹性常数。     

大坝建基岩体物理探测方法应用

大坝建基岩体弹性波检测工作是检测建基岩体施工质量的重要手段,是保证设计要求,确保坝体安全的重要措施,通过地震波法、超声测井法、声波跨孔法等多种综合物探方法的检测,提出岩体量化的物理参数,在大坝特定的基岩条件下,为工程界定建基岩体的质量提供有价值的判据。工程上较常用的有弹性波法评价建基岩体质量、声波波速随钻孔深度变化的曲线来确定爆破影响带、了解断层破碎带或裂隙密集带平面影响范围和垂向影响深度、通过基岩灌浆处理前后弹性波的变化来评价处理效果、其检测成果为工程质量评价和验收工作提供了重要依据。     

基于BP神经网络的岩体分类指标的相关性研究

在国内外岩体质量评价分级研究进展的基础上,分析了目前主要评价方法尤其是RQD值法所存在的不足之处.总结了岩体结构、岩体质量及其与岩体质量分级的关系,讨论了主要岩体质量评价分级方法的基础及相关性.     

三维岩体质量的多重分形研究

岩体质量是工程岩体性态和边坡稳定性评价的重要参数之一，岩体中不连续面的存在大大地恶化了岩体的工程性质，往往使得岩体质量显著降低．由于传统的岩体质量指标RQD具有明显的缺点，其确定意义难以反映出岩体本身结构的变化性和复杂性．因此，以白云鄂博铁矿主矿边坡岩体为例，在工程地质测绘的基础上，利用蒙特卡洛(Monte Cado)法绘制出岩体结构网络图，从多重分形几何的角度出发，计算和绘制出其表征岩体结构分布和复杂性的多重分形谱，对岩体质量作出定性评价和定量分析。     

岩块卸荷效应与工程岩体质量评价

工程岩体质量评价是地下洞室工程选址、设计必须回答的主要工程地质问题,在许多常用的岩体质量评价方法中,岩体的完整性指数是一个重要评价指标,而由于岩芯卸荷效应和室内、原位波速测试的频率差异方面的原因导致岩体完整性指数不能够准确的表示岩体的完整程度,有时甚至会产生岩体完整性指数大于1的不合理的现象。论文针对以上问题开展岩块波速-应力关系相关的试验,研究岩块的波速一应力关系,提出岩块卸荷指标和频率修正系数2个因子对岩体完整性指数计算公式进行修正,进而对国标BQ岩体质量分级法进行改进。最后将改进的BQ岩体质量分级法在黄岛地下水封石油洞库工程中进行应用,评价结果表明场区绝大部分岩体质量都为Ⅰ级或Ⅱ级。     

坝基岩体分类

本文根据岩体结构类型等因素对坝基岩体质量的影响,提出了坝基岩体分类的新方案,并结合工程建筑类型进行岩体质量评价的探讨。     

高地应力条件下岩体松弛时间效应检测

锦屏一级水电站枢纽区位于构造应力与高自重应力叠加造成天然状态下的高地应力区。查明高地应力条件下大跨度地下洞室和高陡坝基开挖后各部位岩体波速以及松弛岩体随时间变化情况,正确评价高地应力区岩体开挖卸荷松弛程度和岩体质量,为指导施工开挖和岩体卸荷松弛加固设计提供依据。     

高地应力水平对爆破开挖损伤区声波检测及损伤程度评价的影响

随着地下工程埋深的不断增加,深部岩体工程中围岩开挖损伤区深度及程度的准确评价逐渐受到深部高地应力场的影响,其影响程度的合理评估成为研究重点。依托某水电站深埋引水隧洞开挖工程,采用应力逐步解除方案,通过在取样区域外围钻设形成环形封闭边界的常规取样孔,逐步解除取样区域内岩体应力,并在取样区域内进行钻孔与低应力取芯,继而利用声波检测装置对外围应力解除孔和内部取芯孔周边岩体的损伤程度进行检测,以此获得相同位置岩体在不同地应力条件下的损伤区深度及程度的声波检测结果。同时,结合内、外取芯孔获取的不同应力水平下的岩芯,开展室内试验,基于Hoek-Brown强度经验公式,利用声波波速计算得到相同位置岩体在不同地应力条件下的岩体单轴抗压强度,从而判断不同地应力条件对爆破开挖损伤区声波检测结果及损伤程度评价的影响。研究表明：高应力条件下,常规取样与声波检测法会在一定程度上低估围岩的损伤区深度和损伤程度,同时严重高估岩体单轴抗压强度。当初始应力水平为45 MPa时,围岩损伤区深度和损伤程度大约会被低估约10%～30%;当地应力水平由45 MPa降至30 MPa时,岩体的单轴抗压强度会被严重高估约30%～100%。因此,高地应力水平对爆破开挖围岩损伤区声波检测与评价结果存在明显影响,工程中运用波速指标评价岩体质量必须考虑地应力水平对声波检测的影响,并进行适当修正。     

某高铁隧道进口高陡仰坡危岩体稳定性分析

某高铁隧道进口高陡边坡体上的差异风化花岗岩危岩体,对铁路建设及后期的运营安全存在严重威胁.但由于坡体乔、灌木等植被发育,此类危岩体的危险性评估难度较大,本文在综合工程地质条件和人工调查以及无人机雷达、摄影勘察结果的基础上,详细分析了此类危岩体的分布、赋存(埋入、裸露)状态以及破坏(偏心滑落式)模式.提出对GF-8和GF-12特征危岩体,进行室内外试验,运用极限平衡理论进行稳定性计算,论证危岩体在不同工况下的稳定状态.提出了一种基于无人机雷达数字高程模型(简称：DEM)下的三维模拟(过程包括：弹跳、碰撞以及滚动和滑动)分析方法,计算失稳危岩体的运动速度、弹跳高度、运动轨迹以及冲击能量.结果表明：位于32°～45°直线陡坡体上的此类差异风化体在目前、暴雨、地震工况下处于欠稳定、不稳定状态,地质条件的微小变化都可能引起失稳坠落;在植被发育段,失稳危岩体的运动速度较低、能耗较大、最大弹跳发生在高位处,运动轨迹发散;在植被稀疏段,最大碰撞弹跳发生在坡脚处且起跳高度大,冲击能量大,运动轨迹较集中.根据计算、模拟数据基础,给出原位稳定、清除危岩体和设置防护网等防护措施.此次研究成果也为类似地质条件下...     

基于孔内立体像对成像的地应力方向测量方法研究

深部岩体地应力的测量对岩土力学与工程地质具有重要的意义。由于传统的地应力测试过程较为复杂,在深孔中更是难以实现,因此,本文提出了一种利用全景立体钻孔成像技术和受力状态下钻孔形态特征来快速、有效、准确地确定地应力方向的测量方法。该方法利用基于双锥镜成像原理的全景立体钻孔成像技术获得钻孔孔壁同一位置不同视角的两幅立体像对图像,通过对像对图像构建钻孔孔径形态数值,进而刻画钻孔孔壁的几何形态特征。再根据地应力的作用下圆形钻孔孔壁变成椭圆形孔壁,进而推导并给出了圆形孔壁变成椭圆之后的标准椭圆方程,并建立了椭圆形态参数与地应力方向的关系。据此,再结合全景立体钻孔成像技术获得钻孔孔壁的几何形态（椭圆形孔径）,从而计算出椭圆长轴与坐标轴的方向,进而测得了孔内的地应力方向。最后利用标准模型进行模拟测试,结果表明该方法测量的钻孔几何形态方向与实际的应力方向保持一致,验证了该方法的正确性和可靠性。该方法应用了最新的钻孔成像技术,在不依赖于岩体物性参数的前提下,实现了基于钻孔形态的地应力方向的直接获取,为深部岩体地应力的测量提供了一种新的途径和测试方法。     

高边坡卸荷岩体稳定性分析

岩质边坡在长期的地质作用下往往会被多组结构面所切割,形成复杂的卸荷裂隙岩体,而高边坡中的卸荷岩体直接影响到整个边坡的稳定性.依托西南某拱坝右坝肩高边坡工程,从地质分析的角度,对边坡卸荷岩体进行分区节理统计,进而划分出可能的局部不稳定块体,并定性评价了边坡的整体稳定性.在此基础上建立了三维地质模型,分别采用强度折减法和关键块体理论分析并评价了该工程高边坡卸荷岩体的局部稳定性,并提出了在地质勘察、安全监测、加固处理和施工控制等方面的建议.研究结果表明,该高边坡卸荷岩体整体稳定性较好,但局部存在潜在不稳定块体.该研究成果对类似工程具有重要的参考价值.     

大姚铜矿盘区稳定性研究与监测

介绍了大姚铜矿六中段Ⅱ盘区岩体稳定性研究与监测的方法与结果。岩体结构分析与声发射监测等方法的有机结合发挥了各自的特点与优势,为地下岩体工程冒顶片帮预测预报研究开辟了一条新途径。     

姑婆山花岗岩体断裂构造样式方向特征多尺度定量遥感研究

姑婆山花岗岩体的断裂构造系统具有多层环形构造与密集的放射状断裂构造穿插组合,放射状断裂构造的长度密度分布依方位角区间而异的复杂构造样式。为定量研究这种构造样式的方向特征,以3种空间分辨率尺度的卫星遥感影像——资源-2号、Aster和ETM＋数据为信息源,对岩体遥感线性特征开展了依SN、NE、NW、EW方向的分解提取,在4个方位角区间内共解译线性构造2 513条,总长度为1 997.76 km。在此基础上,开展了线性构造方向密度分割、方向趋势分析和3D数字模拟定量遥感分析,并以线性构造等密度第10次趋势面类比模拟岩体断裂构造应力场分布,分析了张应力致断作用过程,探讨了不同走向断裂构造密度分布与致断张应力场作用方向的关系。研究表明,姑婆山花岗岩体断裂构造高密度区围绕花岗岩体呈不均匀环形分布,以岩体SE部位的密度强度和范围最大,方向密度分布的优势排序为：NE走向（最优势）→NW走向（优势）→EW走向（一般优势）→SN走向（无优势）。岩体内部致断应力场方向与断裂构造走向呈正交关系,分别具有EW、NW、NE、SN方向的趋势矢量方向。这些特征为判定姑婆山花岗岩体成岩受力环境提供了证据。