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节理岩体结构面网络模拟

王蓬  
【摘要】: 在漫长的地质历史演变过程中,岩石(体)经受了不同大小和不同方向的多期构造应力场的长期作用,从而导致了岩体结构面分布的随机性、形态的多样性和空间组合的复杂性,以至于对岩体结构的研究变得非常复杂,仅仅利用有限几个统计量(均值、方差等)难以全面描述结构面的特性。而且,由于天然露头或开挖面的限制,人们很难对岩体内结构面的几何参数进行系统而确定性的测量,使得对岩体中结构面特征的完备描述变得困难,有时甚至是不可能的。因此在岩体结构研究方面迫切需要更先进的分析手段和方法。 随着计算机技术突飞猛进的发展,建立在统计学与概率论基础上的结构面网络模拟技术逐步成熟完善起来,并被引入到岩体结构面的研究中。结构面网络模拟是根据现场测量所得的结构面各种几何参数的概率分布来推求服从这些分布规律的结构面网络几何图形,即根据有限天然露头或人工开挖面上结构面几何参数来推求岩体内部的结构面参数分布,实现这一过程通常采用的是Monte-Carlo法。 本文对节理岩体结构面的网络模拟方法及其应用进行了研究。首先对研究区金沙江白鹤滩水电站坝址区进行了基本的工程地质调查;之后采用赤平极射投影法,在研究区域的节理等密度图和玫瑰图上进行了节理优势组数的划分;随后对优势结构面的几何参数包括倾向、倾角、迹长及间距等进行统计分析,得到了这些几何参数的分布形式和统计特征值,建立起了研究区域结构面的概率模型;最后,研制了相关程序,以蒙特卡罗算法为基础,分别产生了与各几何参数相对应的随机变量,形成了研究区域岩体结构面的二维网络模型。


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