节理岩质边坡随机块体搜索的一种简便方法

节理岩质边坡存在有大量由结构面和开挖坡面组合而成的随机块体。根据结构面和坡面的组合关系,将随机块体分为坡肩双面滑动、坡面双面滑动及坡面单面滑动3种类型,并运用“野外定性判断+赤平投影法”的方法综合确定边坡随机块体的类型。在详细的野外结构面采样的基础上,运用地质统计学与计算机技术随机生成三维结构面网络图。在前人关于生成结构面迹线图、搜寻封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域、交点组合的基础上,提出通过对坡面迹线三角形进行随机块体类型匹配的方法,找出符合随机块体类型要求的迹线三角形,快速搜索出坡面随机块体。工程实例模拟结果亦证实了该方法的合理性,研究成果可为节理岩质边坡随机块体的形态描述、快速搜索提供一条新的思路与方法。     

三维岩体随机结构面切割方法

三维岩体随机结构面切割及块体分析是块体理论的新发展,成为边坡工程和地下洞室围岩稳定分析的有效手段。通过生成三维岩体随机结构面网络,将结构面相互切割,生成新的面,运用面的回路方法形成块体,然后确定岩体开挖面上的可动块体并找出关键块体。经多次模拟,可以获得岩体开挖面形成的关键块体几何形状和尺度规模等统计特征,为工程系统支护方案提供较可靠的设计依据。     

基于块体理论的硐室围岩块体稳定性分析程序

随着经济发展,绿色能源开发利用规模剧增,大型水利水电工程越来越多［１］。大量地下工程开挖形成高边墙、大跨度超大型地下硐室,复杂地质条件下的硐室安全尤为重要,硐室围岩块体稳定性是硐室安全的重要影响因素［２－５］,研究分析地下硐室块体稳定并将其运用在工程实践中是必要的。文中运用块体理论,考虑结构面空间规模特征,求解硐室结构面切割形成块体边界条件、几何参数及稳定性矢量解析解,结合动态数据库、ＯＰｅｎＧＬ、ＭＦＣ图形处理功能,运用ＶＣ＋＋语言编制硐室块体搜索及稳定性分析程序,并采用三维可视化操作绘制块体的基本特征。根据算例验算分析,该程序能快速简便分析出拟建工程可能发育的块体基本特征及参数,计算结果精确可靠,工程技术人员可直接运用分析结果,具有较可靠的工程实用性。     

三维岩石随机裂隙网络的块体自动识别

运用蒙特卡罗法模拟生成随机的结构面,在三维岩石块体系统自动识别方法的基础上,充分比较有限结构面和无限结构面相互切割成块体的异同,并结合基本的拓扑学原理,实现了三维岩石随机裂隙网络块体的自动识别,并有效地解决了多连通问题.算例表明了该方法的可靠性.     

基于块体理论的岩体隧道可视化实现及其工程应用

隧道岩体结构面可视化实现,为研究岩体稳定提供了有效手段;根据块体理论,采用不连续面网络图模拟真实岩体的几何特征,在已有模拟方法的基础上将VC++6.0和OpenGL图形库相结合,对岩体结构面进行三维网络模拟。实现了岩体隧道的工程建模、显示、几何移动等功能,可进行关键块体计算机搜索和三维图像显示。大伙房水库输水工程中的应用效果进一步证明了该系统界面简洁,操作简便,结果可靠,并具备了工程实践中非常需要的三维显示功能。     

某水电站地下厂房块体稳定性分析

围岩稳定是地下岩体工程中的核心问题。当结构面产状比较复杂时,这些结构面与临空面组合,会形成一些可能失稳的关键块体,对这些块体的稳定性分析及加固设计尤为重要。采用空间拓扑理论及刚体极限平衡法,搜索出了潜在失稳块体,并对其稳定性安全系数进行了计算。算例表明,地下洞室块体稳定性分析对施工及运行期间的安全很有必要。     

随机块体统计分析及其工程支护意义

随机块体统计分析对于深入认识随机块体发育特征,定量分析块体系统支护参数具有重要意义。在随机块体几何搜索分析结果的基础上,对随机块体大小及平均大小等的统计分布规律进行研究。结果表明：块体大小满足负指数分布规律,块体平均大小及覆盖率满足分布。在随机块体统计分析结果基础上,提出了确定块体系统支护设计参数的分析思路,例如根据块体埋深的分布规律,通过可靠度思想,可以确定锚杆长度。研究成果揭示了随机块体的统计分布规律,并为随机结构面切割下的块体支护分析探索了一个新的方法。     

基于块体单元法的白鹤滩左岸边坡稳定性分析

左岸边坡强卸荷块体系统的稳定问题是白鹤滩水电站题重要工程技术问题之一。针对左岸边坡地形地质条件、变形特征及变形机理的研究,表明结构面组合的三维块体滑动失稳为其主要的破坏模式。常规刚体极限平衡法和连续介质力学方法在求解复杂块体系统稳定时均存在一定的局限性。以块体单元自动识别方法为前处理程序,建立白鹤滩左岸边坡块体系统三维模型,基于弹黏塑性块体单元法(BEM)计算特定块体强度储备安全系数,进行边坡稳定性研究,分析边坡控制性结构面及其关键块体,研究结果与常规刚体极限平衡分析和地质力学模型试验基本一致。块体单元法的分析成果为左岸边坡加固处理提供了依据,同时对复杂块体系统岩体边坡的稳定性研究具有一定指导意义。     

隧洞随机关键块体模拟

应用随机块体理论，通过对结构面的力学指标和几何参量进行如实的测量和分析设计，建立了岩体的随机块体结构模型。该模型可以对隧洞任意部位的开挖面进行模拟，产生完整的结构面区域网络，并利用几何原理形成三维结构模型。根据运动学原理，对模拟面上的块体进行可动分析，确定关键块体的分布形式，从而为隧洞的锚面设计提供了定量分析。     

块体稳定性研究综述

块体理论由于能较合理地分析岩石块体沿结构面的滑动力学问题,一直是岩质边坡及地下洞室中工程岩体稳定性分析的主要方法之一。在国内外研究的基础上,分别阐述了块体的几何识别、可动性判断及稳定性计算方面所取得的成果;并就块体理论在实际应用中所涉及到的结构面空间延伸特征、边坡及地下洞室工程岩体内部关键结构面的存在与否对块体识别的影响,地应力、地震等作用及岩体结构面非完全贯通情况对块体稳定性的影响进行了阐述。指出了不同方法所具有的适用性和优缺点,阐明了在今后的研究中需进一步改进和深化的方向。     

基于块体加与块体减算法的岩石块体几何形态分析

本文提出以块体加与块体减算法进行复杂岩体的形态分析。块体加是在一个凹形或凸形块体的基础上，加上一个或多个体，使之成为更复杂的形体；块体减的含义则相反。采用提出的块体加与块体减的基本运算规则，面面相减与面面相加的算法，将运算后的面与顶点统一编号，并通过块体体积与各面面积的计算，实现了块体加与块体减算法。算例分析表明，该方法可以构造出复杂的块体形态，并可在实际工程分析中得到应用。     

岩体的广义弹粘塑性块体理论

本文提出了岩体的弹粘塑性块体理论的广义表达方法，利用所提理论编制了计算机程序，并通过算例与有限元法进行了对照．     

Windows环境下块体理论工程分析软件的初步开发

 简要分析了国内外块体理论研究与工程计算分析程序的发展状况,采用Visual Basic语言、OpenGL与API技术,进行了Windows软件开发,并增加了最新研究成果。初步开发的工程分析软件具有赤平投影、包括凹形块体在内的块体形态分析、块体稳定性分析与锚固支护建议、洞室内最大块体形态分析、随机块体分析等工程应用中必备的功能。软件通过人机交互界面或文件形式进行数据输入、计算结果图形化显示、并与AutoCAD或PostScript等通用图形软件接口,可方便地实现软件的操作使用。目前的软件已在一些工程中得到应用。     

白杨河倒虹吸镇墩裂缝成因分析及处理

从镇墩结构自身稳定性出发，借助三维线弹性有限元数值仿真，分析引额济克风克干渠工程白杨河倒虹吸2^#,4^#镇墩产生裂缝的根本原因，并提出合理的处理措施。     

任意形状混凝土骨料的数值模拟及其应用

提出了平面二维、空间三维任意形状混凝土骨料的模拟方法。通过一次性形成所有同级骨料的基骨料，再对所有的基骨料进行随机延拓，生成任意形状的随机骨料。提出的算法避免了逐个投放效率低、生成的骨料含量低的缺点。三维骨料任意形状的模拟中，假定同一级配中的骨料粒径呈正态分布，建立了以体积为标度的凸型骨料的生长模式和骨料凸性条件，根据多面体的每个面的面积是否大于限定面积，确定该面是否需要延拓，同时以延生点与延伸面以外的所有边界面组成的体积都应该大于零作为凸性限定条件。采用体积和测试法进行骨料的侵入判别。在此基础上研制了相应的二维骨料、三维骨料随机投放软件2D－RAS和3D－RAS。生成的数值混凝土二维骨料含量可达65％以上，三维骨料含量可达55％左右，基本可以满足全级配混凝土的生成需要。最后还对三维混凝土任意骨料形状的弯拉梁的破坏过程进行了初步研究，得出任意多面体骨料试件的极限承载力要大于圆球骨料试件，任意多面体骨料试件所对应的位移相对较大等结论。     

强风化灰岩块体落石几何特征的地质学意义

针对强风化片状灰岩块体,采用统计学方法得出强风化片状灰岩块石主要形状为块状、板状和长条状。块状灰岩的几何尺寸频率图具有相对集中性和阶段集中性;不同区域块石总体的长度、宽度和高度频率值具有不同的离散特性;不同区域的块石表现出长度、宽度、高度上的相似性和一致性,并具有一比例系数1.22。块状块石、板状块石和长条状块石长度比较发现,块状块石长度板状块石长度长条状块石长度;块状块石长度尺寸分布较为均匀,基本无间断值,而板状和长条状有明显的间断尺寸。不同区域的不同形状块石频率具有相似的规律,块状块石频率值最高,长条状块石频率值其次,板状块石频率值最低;不同区域不同形状块石在数量上具有一定的相似性,存在一比例系数1.92。强风化岩体块石几何统计特征具有岩体分级中节理参数选取的参考、落石灾害的群发性预测及危险性评价以及落石防治工程参数设计的依据3个地质学意义。     

堤坝护面开孔砌块抗浪稳定性试验研究

护面砌块作为堤坝结构的组成部分,其抗浪能力对堤坝的整体稳定起着重要作用。通过较大比尺物理模型,针对我国堤坝设计的具体情况,对一种新型开孔勾连块体的抗浪稳定性进行试验研究,分析砌块厚度、戗台、波浪周期等因素的影响,得到砌块抗风浪稳定厚度计算式。建议护岸设计中应采用均衡设计的理念,综合考虑波浪荷载,将其平衡分配给护面、垫层和基土,对海岸、河流、大型湖泊和水库等水利工程的护岸和堤坝抗浪稳定设计具有指导意义。     

清江隔河岩工程施工中的危岩体处理与对策

隔河岩水利枢纽主体工程在施工过程中,发现电站东侧和西侧的Ⅳ号、Ⅴ号危岩体及大坝17～18坝段上游Ⅵ危岩体有变形发展,这3个危岩体的规模及性质均不同,在整体施工过程中,抓住施工进度的各个环节,科学地组织施工,对不同时期出现的危岩体,采取不同的处理方法,使主体工程施工正常进行.在处理这些规模大小不等的危岩体的同时,适当采取了安全监测措施,确保了施工安全和整体工程如期进行.