库区及坝基岩体结构面统计及岩体透水性分析

根据岩体结构面统计资料分析了坪头水电站库区岩体的渗透性，运用Louis岩体渗透理论计算出了坝基岩体渗透系数，井由钻孔压水试验数据验证了岩体的渗透性，从而为评价水电站库区及坝基岩体的渗透性以及为其防渗处理设计提供了参考。     

岩体结构研究中结构面间距取值方法探讨

结构面间距是划分岩体结构类型的最直接指标,但国内外已有的岩体结构划分方案中,对结构面间距的取值方法缺乏充分的论证.本文利用大量的统计资料,研究合理的间距取值方法,取得了一定的成果.     

北山沙枣园花岗岩岩体不同尺度结构面几何特征研究

花岗岩是我国高放废物处置库的候选围岩,其中发育的多尺度结构面对处置库的密闭性有关键影响。以北山沙枣园岩体为研究区域,选择II,III,IV～V级结构面为研究对象,在调研的基础上,采用野外测量的方法,获取多尺度结构面的迹长和产状参数。运用数理统计方法分析多尺度结构面迹长分布,相较于指数分布,幂律分布更符合多尺度结构面的迹长分布,呈现尺度无关的标度统一性,标度为2.236。采用基于粒子群算法的K-means聚类算法,分析多尺度结构面的优势产状,II级结构面的优势走向在NW320°附近,倾角为56°～76°,III级结构面的优势走向为NW304°～314°和NE43.5°,倾角分别为71.3°～72.9°和82.3°,IV～V级结构面最优结构面走向为NE38.8°～41.5°,优势倾角为70.0°～70.9°,呈现尺度相关的差异性。基于结构面梯子形态产生机制,结合大尺度结构面走滑应变生成次级结构面的模型,提出梯子–剪切模式,解释不同尺度结构面组合形态原因,建立沙枣园岩体多尺度结构面的成生联系。     

隧道施工面岩体结构面网络预测方法与应用

围岩中的结构面组合是诱发山岭隧道施工灾害的重要地质因素,对隧道施工面前方岩体结构面网络进行预测,从而采取针对性的支护措施是保障隧道施工安全的重要环节。通过Hilbert变换对GPR数据多域空间特征进行提取,建立残差网络预测模型可以实现对开挖面深度方向上的结构面信息获取,从而通过“随机-预测-确定”的结构面网络生成算法得到更接近真实的结构面网络分布模式,实现对隧道冒顶段的准确预测。     

基于岩体结构面影像的窗口调查方法

岩体结构面信息直观、量化的描述一直是岩体力学和工程地质领域发展的一个重要方向.由于现场调查容易受到环境因素的干扰,加之现场量测经验的不同,往往导致结构面调查结果不尽相同.本文以传统人工调查方法为基础,结合数字近景摄影测量技术,基于数字图像处理理论及空间摄影测量理论,针对裂隙图像的特点,按现场控制—数字摄影一坐标解译—产...     

基于结构面统计模型和应力场的岩体稳定性分析的期望滑移路径方法

介绍了一种根据分区域结构面设计模型以及岩体在荷载作用下的应力场，在指定岩体结构区域内搜索出最可能出现滑移路径的方法。首先论述了分区域结构面统计模型生成时的子区域边界处理技术；然后在Einstein的理论框架下，根据岩体结构实际荷载应力场，给出了计算岩体内局部位置的指定方向上的抗滑储备的公式；随后介绍了滑移路径搜索的具体算法和技巧；最后在对所搜索到的滑移路径进行统计拟合处理的基础上，给出了期望滑移路径及平均偏差在概率意义下的误差估计。     

岩体结构面流变特性研究进展

在综述国内外关于岩体流变特性研究现状的基础上,着重探讨了有关岩体流变试验及流变理论中的若干问题,指出岩体结构面的蠕变特性研究对解决岩石力学实际问题具有很重要的意义,最后提出了岩体流变今后研究发展的方向以及可以引进的研究新手段。     

岩体结构面抗剪强度参数取值方法综述

在查阅文献资料的基础上,对试验法、公式法、经验法和反算法四种岩体结构面抗剪强度参数取值的方法进行了综述,分析了各种方法的适用性,为岩体结构面抗剪强度参数的合理取值提供了依据。     

基于无人机技术获取岩体结构面信息方法研究

岩质边坡的稳定性主要取决于坡体内部结构面的发育特征和性质.获取边坡岩体内部结构面的几何信息,特别是产状数据,对于研究结构面的组合规律及进一步评价边坡的稳定性具有非常重要的意义.传统的结构面采集方法工作效率极低,且对于高陡岩质边坡,技术人员无法到达.无人机摄影测量技术具有非接触、高效率的突出优势,能够有效弥补传统方法的不...     

岩体结构面连通率研究进展及应用

岩体结构面连通率的研究一直是岩石力学研究领域的难点之一。一些学者已经相继提出了多种确定连通率的方法，但许多方法可能引起的误差较大，实用性也较差。广义H—H连通率公式和基于网络模拟的计算方法是近年发展起来的比较成熟且实用的方法。文章评述了各种方法的适用性和有效性，并采用基于结构面网络模拟的“带宽投影法”进行了实例分析，最后讨论了岩体结构面连通率的研究趋向。     

岩体结构面非典型数据集的优势组提取方法

岩体结构面产状的随机性导致现场实际测得岩体结构面数据往往包含大量不属于优势组的组间数据,造成数据集的非典型和优势组提取的困难,故提出一种基于截断法的模糊C均值聚类优势组提取方法,该方法具有组间数据剔除机制。人工算例表明,提出的方法在非典型数据集的优势组提取中较传统的FCM法具有明显优势,不仅剔除了组间数据,而且能够保证参与样本处于较高的比例,优势组产状的计算精度更高。同时,比较不同距离函数和聚类中心算法在聚类中的表现,选取适合结构面非典型数据集聚类的参数。将该方法和优化参数应用到某金矿围岩结构面分类中,成功的剔除了数组间数据,实现了在岩体结构面非典型数据集中的优势组提取。     

裂隙岩体优势结构面产状反演

根据工程地质习惯，以自然方向为总体坐标系的轴向，给出了对应的结构面矢塞描述。研究了取样窗与结构面的相交关系，在取样窗上建立局部坐标架，推出结构面迹线矢量在局部坐标架中的分量和两类坐标架下的结构面矢量变换群；根据变换群的关系和性质，由结构面迹线与测试窗内勘探线的夹角反算出结构面的产状参数，并以最小二乘方法处理。本方法要求现场测试数据少，操作简单、迅速，便于工程应用。     

大批量岩体结构面基本摩擦角测试的一种方法

岩土工程勘察阶段,岩体的稳定性评估是一项不可或缺的工作内容,如何在野外快速获得岩土体的强度参数一直是人们所追求的目标。本装置是一种倾斜台试验装置,用于岩体结构面基本摩擦角测试。该装置结构简单、制作简捷,非常易于实现,保证了测点与岩体的稳定连接,可靠性和稳定性强。装配工艺简单,轻便,适用于现场大批量进行岩体不连续面的基本摩擦角测试,满足基本摩擦角试验所需要的可靠性和稳定性。     

岩石结构面形貌分级方法及两级粗糙特性研究

岩石结构面三维形貌是影响剪切力学特性的主要因素,针对不同采样间距下结构面形貌的变化特征,提出基于界限采样间距的形貌分级方法,获取表面宏观起伏分量和微凸体的两级粗糙参数,进一步研究4种天然岩石结构面两级粗糙参数的尺寸效应和间距效应特性。结果表明:小采样间距下结构面总粗糙参数与二级粗糙参数相近,大采样间距下结构面总粗糙参数与一级粗糙参数相近,验证了利用采样间距进行结构面形貌分级的可行性;一级粗糙参数存在较明显的负尺寸效应,二级粗糙参数尺寸效应不明显,体现了结构面粗糙度尺寸效应主要由一级粗糙参数反映。通过两级粗糙参数的几何机制分析表明,宏观起伏分量较微凸体具有的大起伏波长是造成两级粗糙参数存在尺寸效应与间距效应的关键因素;通过模型剪切试验的力学分析发现,两级形貌在剪切过程中的不同阶段粗糙值贡献不同,结构面抗剪强度研究应综合考虑不同尺度下的两级粗糙特征。     

结合结构面统计的侧向岩石压力计算方法

岩体抗剪强度取决于结构面分布及其性质,侧向岩石压力的计算常用岩体等效内摩擦角参数,而边坡规范中岩体等效内摩擦角的取值难以反映实际岩体结构面分布及其性质的影响。为确定合理的支挡结构侧向岩石压力值,提出对现场岩体结构面性质包括产状、隙宽、迹长、间距、粗糙度进行统计,进而结合现场结构面统计的蒙特卡洛随机模拟结果和RMR地质评价系统,对岩体结构面进行定量评价。利用评价结果和Hoek-Brown准则拟合得到岩体等效摩尔库伦强度参数,由此计算侧向岩石压力。通过与现有方法进行对比发现,采用本方法得到的岩体等效内摩擦角计算所得的侧向压力更符合实际。     

岩体结构面产状的综合模糊聚类分析

在岩体的力学和水力学分析中,岩体结构面产状的分析是极为重要的基础工作。传统的结构面产状图形分析较粗糙,因此模糊聚类方法得到了一定的应用。分析了模糊等价聚类方法和模糊软划分聚类方法在岩体结构面产状分析中的优缺点,并将上述2种方法结合起来形成岩体结构面产状的综合模糊聚类分析方法,给出具体的计算方法和过程。实例分析表明,结构面产状综合模糊聚类分析方法对结构面产状的分类合理,结果可靠,可根据实际问题灵活运用。     

节理岩体结构面连通性研究及其应用

岩体结构面通过几何学和力学两方面影响岩体稳定性。因此，可将结构面连通性研究分解为2类问题：（1）反映空间方位效应及岩体水力学特性的几何学连通性；（2）反映岩体强度的力学连通性：从两方面能更全面的反映岩体结构面的工程性质。首先采用单测线法对节理岩体结构面进行统计测量，对获取的结构面的产状和迹长进行取样偏差校正和蒙特卡洛模拟，从而形成结构面网络模型。然后，对网络模型进行分析与计算，得到结构面在几何学意义上的连通性：并由网络模型寻求真正的优势控制性结构面。最后，以此类优势结构面为基础，与其他随机结构面进行耦合分析，结合岩桥破坏机制，运用动态规划方法搜索抗剪力最小路径，得到更符合工程实际的结构面在力学意义上的连通率。     

岩体结构面三维粗糙度系数表征新方法

岩体结构面粗糙度系数JRC影响着岩体的变形、破坏以及渗流特性,其数据采集与评价取值问题一直是岩石力学领域的热点和难点。目前研究方法多集中于二维,无法体现JRC的三维特性;即使现有的三维评价方法,也多数仅从几何数据单方面入手,没有考虑JRC的各向异性。鉴于此,提出基于光亮面积百分比BAP的岩体结构面三维粗糙度系数表征新方法。首先,运用三维激光扫描技术,建立岩体结构面三维数字模型;其次,通过模拟虚拟光源,在岩体结构面表面产生光亮与阴影,并生成图片;然后,基于图像分割技术,设置灰度阈值,提取大于灰度阈值的光亮部分面积,并计算岩体结构面的光亮面积百分比;最后,结合R. Tse和D. M. Cruden提出的JRC计算公式,考虑剪切或渗流方向,得出岩体结构面三维粗糙度系数估算公式。以鱼简河水库工程为例,实验结果表明：(1) 在光源照射角度相等的情况下,光亮面积百分比与岩体结构面三维粗糙度系数成正比关系。(2) 通过对比分析,光源照射角度过大(70°～85°)或过小(5°～35°)时,易产生误差,入射角介于35°～70°范围内时为最佳入射角。(3) 基于该工程数据推导出JRC3D与BAP之间的估算公式。通过验证,试样Y10,Y11,Y12根据R. Tse和D. M. Cruden公式所得到的JRC3D分别为16.47,16.81,16.69,根据新估算公式计算的JRC3D分别为17.20,17.40,17.17,具有较好的一致性。     

地震诱发工程岩体结构面滑移概率分析

基于非平稳随机地震动模型,编制快速合成人工地震动的程序以实现对工程地震动的随机抽样。对工程岩体地震响应进行等效线性数值计算时,定义结构面的水平等效加速度(时程),将结构面水平等效加速度(时程)的最大值超过其屈服加速度(滑移阈值)作为岩体失稳的极限条件;基于地震动随机抽样和等效线性化时程计算,提出一种随机地震动作用下工程岩体沿结构面的滑移概率和稳定可靠度的计算方法。考察某工程岩体在附近3个潜在震源影响下的结构面的滑移概率和稳定可靠性。结果表明,震级相差不大时,远场地震诱发该工程岩体的失效概率小于0.01%;近场地震作用下,工程岩体的失效概率为26.1%。     

岩体结构面三维粗糙度评价的新方法

 为了获得具有明确几何意义及理论依据的岩体结构面粗糙度评价指标,结合结构面剪切破坏机制,阐明将结构面潜在接触部分作为粗糙度评价重要因素的理论依据;将结构面粗糙度评价指标与其力学性质建立联系,提出描述结构面三维粗糙程度的新参数–粗糙度指标 。 即岩体结构面的潜在接触部分在垂直于剪切方向的面的投影面积与结构面水平投影面积之比, 体现了结构面在剪切方向的三维几何信息,具有各向异性。基于三维激光扫描技术及Matlab编程,实现了结构面三维几何模型的建立及 的计算。以工程应用实例,展示 的计算过程;研究同一结构面不同精细程度的几何模型的 ,结果表明：基于 评价的结构面粗糙度具有各向异性,且同一剪切方向的结构面 随其几何模型精细程度的增强而增大。对比研究 与Grasselli粗糙度评价方法,结果表明基于此2种方法的粗糙度评价结果具有相似性。此外, 可与结构面抗剪强度建立一定联系,为结构面抗剪强度估算模型的进一步研究奠定了基础。