节理岩体连通率计算与应用研究

发布时间：2017-07-29 15:28

  本文关键词：节理岩体连通率计算与应用研究

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【摘要】：岩体中,各类结构面相互交切而成的特定岩体结构决定着岩体的工程力学特性。基于蒙特卡罗原理的结构面网络模拟方法是研究岩体中大量分布、但难以准确定位的Ⅳ、V级结构面的可靠途径。通过对岩体结构面实测数据的统计分析和网络模拟,可在计算机上得到与现场量测结果统计特征一致的结构面网络图像。在此基础上,对岩体各方向节理和岩桥的组合破坏模式进行分析,即可得到岩体不同剪切方向的连通率。连通率的计算结果反映了岩体在各个方向上的连通程度,通常情况下连通率仅仅作为一个宏观定性分析的指标,对该项指标的应用仍有进一步拓展的空间。在边坡稳定分析领域,传统的分析方法没有考虑不连续结构面的特性,如果在边坡稳定分析中通过引入连通率来考虑岩体的各项异性,则可以有效弥补这一缺陷。可以设想,利用此指标对搜索过程中岩体的抗剪强度参数按不同的剪切方向进行修正,就可以得到考虑了岩体抗剪强度各向异性的临界破坏模式。为此,本文主要开展了以下方面的研究工作：回顾了结构面统计分析、网络模拟和连通率计算的基本原理和方法。对松塔等一系列电站的结构面实测资料进行统计分析,并对结构面分布特性进行了研究。与此同时,本文以岩体中存在两组节理的情况为例,采取固定剪切带两端点的方法,对各种不同条件下连通率和剪切带宽度的关系进行了分析。此外,本文对不同剖面尺寸和不同正应力条件下的连通率计算结果也分别进行了研究。解决了结构面统计程序在Windows平台下的运行问题,简化了结构面统计分组及几何参数统计工作。利用VBA程序为统计程序补充了数据校核功能和文件格式转换功能,补充完善了原统计程序的一些缺陷。对结构面网络模拟程序进行了改进,增加将结构面模拟网络图输出为AutoCAD格式文件功能,为模拟成果的进一步应用提供了基础。提出了将岩体结构面网络模拟及连通率计算成果应用于Sarma法的可行办法。通过引入结构面连通率计算结果对搜索过程中土条侧面和底面的强度参数进行折减,成功实现在边坡稳定分析中考虑岩体各向异性的力学特性。通过算例、漫湾水电站以及三峡#坝段边坡滑坡稳定进行验证计算,均得到了符合现场实际工况的计算结果。
【关键词】：岩体结构面 网络模拟 连通率 岩体抗剪强度 边坡稳定分析
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究现状12-18
• 1.2.1 结构面几何参数统计方面12-14
• 1.2.2 结构面网络模拟方面14-15
• 1.2.3 岩质边坡稳定分析方面15-16
• 1.2.4 临界滑动模式搜索方面16-18
• 1.3 本文的研究内容18-19
• 第2章 结构面网络模拟及连通率计算原理分析19-43
• 2.1 引言19
• 2.2 岩体结构面统计分析19-25
• 2.2.1 结构面量测方法19-20
• 2.2.2 结构面统计分析20-25
• 2.3 岩体结构面网络模拟25-30
• 2.3.1 基本假定25
• 2.3.2 单位面积内随机节理数量η的计算25-28
• 2.3.3 二维结构面网络模拟28-30
• 2.4 节理岩体连通率计算30-34
• 2.4.1 连通率的定义30-31
• 2.4.2 结构面与岩桥的强度机理与破坏模式31-33
• 2.4.3 连通率计算33-34
• 2.5 几个影响连通率计算结果的问题研究34-40
• 2.5.1 剪切带宽对连通率计算结果的影响34-36
• 2.5.2 剖面尺寸对连通率计算结果的影响36-39
• 2.5.3 正应力对连通率计算结果的影响39-40
• 2.6 本章小结40-43
• 第3章 程序功能开发及改进43-51
• 3.1 引言43
• 3.2 统计程序功能实现及改进43-47
• 3.2.1 添加统计程序前处理功能43-46
• 3.2.2 统计程序其他功能的改进46-47
• 3.3 网络模拟程序改进47-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第4章 考虑岩体抗剪强度各向异性的Sarma法51-59
• 4.1 引言51
• 4.2 建立在斜条分基础上的Sarma法51-53
• 4.3 确定临界滑动模式的最优化方法53-54
• 4.4 采用各向异性强度指标的Sarma法54-55
• 4.5 验证算例55-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第5章 工程实例分析59-69
• 5.1 漫湾水电站左岸工程边坡稳定分析59-63
• 5.2 三峡工程3#机组坝段边坡稳定分析63-67
• 5.3 本章小结67-69
• 第6章 结论与展望69-73
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-73
• 参考文献73-79
• 攻读硕士期间发表论文及参与科研项目情况79-80
• 致谢80

【参考文献】

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本文编号：589855