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裂隙岩体块体化程度研究

刘晓非  
【摘要】: 涉及到岩体的问题,无论理论分析还是工程实践,都需要确定将岩体视为连续介质还是孤立块体体系,这两者有着本质区别。在与岩体相关研究中,裂隙岩体块体化程度是岩体本身的基本性质,同时也是确定使用何种岩体结构的重要依据。 裂隙是决定岩体块体化程度主导因素,裂隙的几何参数对岩体块体化程度将产生不同的影响。在简化条件下,三组相互正交圆盘裂隙结构的岩体中裂隙切割圈闭岩体能形成小块体的临界条件是裂隙直径至少为间距的2倍。 本文定义了块体百分比(B)这一指标作为岩体块体化程度的数值衡量。在实例研究中,依据ISRM给出的裂隙延展性及间距的分级标准,选择了35种具有不同裂隙直径(D)及间距(S)的岩体,用GeneralBlock软件进行块体识别计算。在对结果进行数值分析的过程中,将土力学用来分析土体粒径分布的级配曲线这一概念引入到岩体块体体积曲线的计算中,并与块体百分比配合使用,更好地分析了岩体块体化程度。按照文中给出的B值计算公式计算了各岩体模型的B值。根据各岩体B值与各自的裂隙D及S关系的分析,拟合出B与D及S的函数关系,该关系式为分段函数,在D与S比值大于等于2时,函数关系式为有常数的负指数分布,小于2时B为零。 在岩体模型建立的过程中,模型范围选取引出了岩体表征单元体(REV)的问题。裂隙岩体REV研究也是岩体力学及岩体结构的一个基本问题,而用B值确定岩体REV是一种新方法。REV对于岩体中裂隙D及S的敏感程度不同,所以对于35种裂隙岩体,没有考虑REV的不敏感因素,而是以S倍数的形式表示了各岩体的REV。在模型的建立及计算过程中,通过删除人为因素产生的小块体及多次计算去除或减小了误差。 最后,本文提出了划分岩体类型的新方法,即:根据B值和块体体积曲线中相应的分度值划分岩体类型。这一新方法将岩体划分为非块状化岩体、轻度块状化岩体、中度块状化岩体和块状化岩体。利用上述标准对本文35种岩体进行了分类,发现35种岩体几乎都为非块状化岩体及块状化岩体,没有轻度块状化岩体,只有3例为中度块状化岩体。


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