论文部分内容阅读
连通率是综合描述岩体内部结构面发育尺寸及其贯通程度的重要指标,在评价岩体的整体强度及稳定性等方面都发挥着至关重要的作用。然而由于结构面发育特征往往隐藏在地表之下,再加上目前测量结构面的方法和技术手段存在局限性,连通率相关研究工作还是很少。因此,如何正确评估连通率依旧是一个值得深入研究的课题。
本文以广西大藤峡泄水闸坝基岩体为例进行连通率的计算研究。在详细调查分析大藤峡泄水闸区域坝基地层岩体的工程地质条件基础上,重点对28#坝段郁江阶D1y1-3与D1y1-2岩体结构特征进行了精细的描述,并以此为前提进行了三维裂隙网络模拟以及连通率研究计算,主要取得以下成果:
(1)泄水闸坝基岩体内发育有软弱夹层、构造裂隙等结构面,其中软弱夹层为确定性结构面,间距约为2m~5m,而构造裂隙数目庞大且分布异常离散。这些结构面的存在降低了泄水闸坝基岩体的整体强度,综合考虑软弱夹层与构造裂隙的发育特征,泄水闸坝基岩体易顺着软弱夹层沿陡倾向上游的构造裂隙发生破坏。
(2)要对泄水闸坝基岩体的三维连通率进行研究与计算,需要综合考虑岩体内部裂隙的形状、尺寸、产状等三维特征。而在实践中仅能采集到岩体露头面上裂隙的二维信息,因此,有必要基于岩体露头面上裂隙的二维信息进行三维裂隙网络模拟。
(3)经过推导,三维连通率是沿潜在破坏面倾角方向与走向两个方向上二维连通率的关系函数。这种推导大大简化了三维连通率确定过程,使计算难度从三维降低为二维。本文采用Dijkstra算法在二维尺度上搜索潜在破坏路径,潜在破坏路径上裂隙迹线总长所占比例即为二维连通率,这种方法工程地质意义明确,计算过程简单快捷。
(4)计算多个连通率值并进行统计分析是反映真实连通率的合理方法。本文采用贝叶斯自助法对连通率总体统计参数进行优化估计,并以后验分布范围值作为连通率参数建议参考值。这种方法能较好地解决三维裂隙网络模拟随机性以及计算所得连通率样本不足带来的不确定性问题,从而提高连通率分析结果的可靠度。
(5)经计算,D1y1-3地层岩体三维连通率的均值、标准差、p值分别为38.7%~39.6%、50.2%~55.6%和48.85%~50.05%。D1y1-2地层岩体三维连通率的均值、标准差、p值分别为46.00%~46.66%、46.0%~51.0%和55.3%~56.5%。就工程设计而言,可以适当选择均值、p值作为连通率最终结果用于后续强度及稳定性分析。考虑到大藤峡泄水闸工程安全要求高,本文建议采用p值最大值,即D1y1-3为50.05%、D1y1-2为56.5%用于后续坝基岩体强度及稳定性分析。
本文以广西大藤峡泄水闸坝基岩体为例进行连通率的计算研究。在详细调查分析大藤峡泄水闸区域坝基地层岩体的工程地质条件基础上,重点对28#坝段郁江阶D1y1-3与D1y1-2岩体结构特征进行了精细的描述,并以此为前提进行了三维裂隙网络模拟以及连通率研究计算,主要取得以下成果:
(1)泄水闸坝基岩体内发育有软弱夹层、构造裂隙等结构面,其中软弱夹层为确定性结构面,间距约为2m~5m,而构造裂隙数目庞大且分布异常离散。这些结构面的存在降低了泄水闸坝基岩体的整体强度,综合考虑软弱夹层与构造裂隙的发育特征,泄水闸坝基岩体易顺着软弱夹层沿陡倾向上游的构造裂隙发生破坏。
(2)要对泄水闸坝基岩体的三维连通率进行研究与计算,需要综合考虑岩体内部裂隙的形状、尺寸、产状等三维特征。而在实践中仅能采集到岩体露头面上裂隙的二维信息,因此,有必要基于岩体露头面上裂隙的二维信息进行三维裂隙网络模拟。
(3)经过推导,三维连通率是沿潜在破坏面倾角方向与走向两个方向上二维连通率的关系函数。这种推导大大简化了三维连通率确定过程,使计算难度从三维降低为二维。本文采用Dijkstra算法在二维尺度上搜索潜在破坏路径,潜在破坏路径上裂隙迹线总长所占比例即为二维连通率,这种方法工程地质意义明确,计算过程简单快捷。
(4)计算多个连通率值并进行统计分析是反映真实连通率的合理方法。本文采用贝叶斯自助法对连通率总体统计参数进行优化估计,并以后验分布范围值作为连通率参数建议参考值。这种方法能较好地解决三维裂隙网络模拟随机性以及计算所得连通率样本不足带来的不确定性问题,从而提高连通率分析结果的可靠度。
(5)经计算,D1y1-3地层岩体三维连通率的均值、标准差、p值分别为38.7%~39.6%、50.2%~55.6%和48.85%~50.05%。D1y1-2地层岩体三维连通率的均值、标准差、p值分别为46.00%~46.66%、46.0%~51.0%和55.3%~56.5%。就工程设计而言,可以适当选择均值、p值作为连通率最终结果用于后续强度及稳定性分析。考虑到大藤峡泄水闸工程安全要求高,本文建议采用p值最大值,即D1y1-3为50.05%、D1y1-2为56.5%用于后续坝基岩体强度及稳定性分析。