基于三维裂隙网络RQD的确定及最佳测线数量的研究

作为评价岩体质量好坏的重要指标,RQD的应用已十分广泛,其在工程地质与岩土工程的分析中发挥着重要的作用。而通过钻孔的方法进行RQD的获取具有明显缺点。真实岩体不同方向的RQD并不一致,而以垂直于地表的钻孔获取的RQD并不能完全代表整体岩体的好坏程度。引入三维裂隙网络的方法进行RQD的计算,在三维裂隙网络内设立测线,以测线的形式来模拟钻孔,获取指定方向的RQD值。岩体不同于其他人工材料,其具有明显的非均质性,即在不同位置获取的RQD值并不一致,现今RQD的研究则鲜有考虑。对岩体内的最佳测线数量进行了研究。结果表明：当沿x,y与z轴分别存在25,80与55条测线时,可获取岩体各方向的真实RQD值,且最大限度的节省计算时间以实施进一步的研究。     

基于岩芯图像深度学习的矿山岩体质量精细化评价

矿山工程为了获取准确的资源储量而进行的地质钻探往往会获取大量的岩芯图像,从中提取岩体结构信息进行岩体质量评价具有现实的工程意义。目前人工对钻孔岩芯进行岩石质量指标RQD的编录方法效率低下且受主观因素影响,为此首先使用Mask-RCNN深度学习实例分割网络从钻孔岩芯图像中自动识别出单排岩芯,进而从单排岩芯中识别出长度大于等于10 cm的岩芯段,进行RQD的计算;然后结合钻孔信息与地质模型,使用普通克里金插值得到可表征RQD非均匀性的块体模型,实现对岩体质量的精细化评价。乌山铜钼矿的应用结果表明深度学习方法可以准确地从岩芯图像中计算出RQD,同时地质统计学的使用可以有效地对岩体质量进行精细化表征,提出的方法在矿山工程中具有广泛的应用前景。     

基于三维裂隙网络的RQD尺寸效应与空间效应的研究

 岩石质量指标(RQD)是岩土工程与地质工程中的重要概念,在岩体性质分析中起到了重要作用,但RQD存在着明显的尺寸效应与空间效应,这在以后岩体工程设计计算中并没有引起充分的重视。为研究RQD的空间效应,采用三维裂隙网络模拟方法模拟现场真实岩体,并在模型中设立大量测线获取岩体中不同位置的RQD值。结果表明,岩体中不同位置的RQD值并不相同,存在明显的空间效应。为获取可整体代表岩体好坏程度的RQD值,需在大量RQD样本的基础上进行分析。另外,为更好地体现岩体的非均质性,研究不同阈值下的RQD范围,最终确定可充分反映待分析岩体的最佳阈值,为4 m。尺寸效应是RQD参数的重要性质,通过改变测线长度的方法探讨RQD在不同尺度下的变化情况。总结、提出RQD的计算模型与公式,即：A-A模型、T-T模型、A-A-S模型、Priest-Hudson公式与Senz-Kazi公式。分别研究与对比不同模型下RQD的尺寸效应,结果表明,采用A-A-S模型可充分减少尺寸效应带来的RQD的计算误差;当阈值较大时,Priest-Hudson公式与Senz-Kazi公式存在一定的误差,基于三维裂隙网络模拟的方法进行RQD的计算将会更为准确。     

不连续面三维网络在RQD中的应用研究

RQD作为工程实际中评价岩体性质的方法，应用已相当广泛，并已列入有关规范，然而，由于传统Deere定义的RQD在实际应用中存在很多问题，所以引入了不同阈值下的广义RQD的概念，并与不连续面三维网络模拟技术相结合，应用于岩体的稳定性评价，取得了较好的效果。     

结构面三维网络模拟计算RQD及精度对比研究

 以汶川映秀镇百花大桥边坡岩体为实例,运用结构面三维网络模拟法计算RQD值,具体步骤为：在概率统计结构面各项参数获取结构面模拟参数的基础上,利用Monte-Carlo法生成岩体节理三维网络,在边坡震时主滑平面、主滑横剖面、水平面上各方向布置测线模拟钻孔,获取54个钻孔岩石质量指标RQD值,以其期望值作为最终RQD。以结构面测量统计得到的等效钻探RQD为真值,对比体积RQD法和网络模拟法的相对误差(体积RQD法为24.6%;结构面三维网络模拟法仅为3.3%),证实结构面三维网络模拟法相对误差要小得多,精度显著提高。结构面三维网络模拟法是计算RQD的好方法,具有广泛的应用前景。     

基于裂隙网络模拟技术的结构面分布分维数计算

介绍了分形基本概念及工程岩体分形特性，结合裂隙网络模拟技术，分析了计算结构面分布分维数的方法，并给出了工程应用实例。讨论了计算裂隙分维数有效测度范围问题，对裂隙间距、迹长、交角和岩体RQD等影响因素与分维数的关系进行了初步分析，结果表明：间距对分维数影响最大，迹长和交角则相应次之。岩体裂隙分布分维数较RQD更能全面反映岩体的结构特征，用于对工程岩体进行质量评价是可行的，但对于测度尺寸和分维数与岩体工程性质关系等问题有待深入研究。     

空心包体式钻孔三向应变计测试技术探讨

探讨了澳大利亚CSIRO型空心包体式钻孔三向应变计的测量技术,重点介绍了测量元件应变片的布置形式和利用围压加载试验成果修正原始解除应变实测值的方法。对解除应变实测值的修正提出了具体方法,由修正后的解除应变推算的地应力实测值更精确。在三峡工程永久船闸开挖完成后岩体应力动态变化测量中,具体分析了测量元件应变片黏贴部位和角度的误差所引起的地应力实测值的误差,具体实施了对解除应变实测值的修正,实测的岩体应力动态变化更符合工程实际情况。     

三维节理岩体分形维数与RQD相关性研究

 应用三维随机不连续面网络模拟技术对岩体结构统计均质区内的不连续面进行计算机模拟,再现岩体结构,并应用分形理论计算三维节理岩体的分形维数。平行于三维节理岩体网络模型的x,y,z轴布置测线,计算不同阈值下三维岩体的岩石质量指标(RQD)。对获取的分形维数与RQD分析表明,三维岩体RQD随分形维数增大而减小,二者具有良好的线性关系。最后,推导三维节理岩体的分形维数与若干个阈值下RQD的关系式,并根据不同阈值下RQD与分形维数关系曲线的斜率确定合理阈值。     

钻孔电视技术在高边坡勘察中的基础效用分析

以某核电边坡工程为例,介绍了钻孔电视技术的工作原理。重点分析了其在岩体结构面产状统计分析、岩石质量指标(RQD)评价、岩体完整性评价、脉岩与围岩的接触关系评价等方面的基础效用,得出了一些有意义的结论。     

服务于水力模型的监测点优化布置技术应用

针对新昌县现有的供水管网系统,结合灵敏度分析方法和基于监测范围的分析方法,并根据实际工程情况,以最小化水力校核误差为目标,对新昌县供水管网的压力及流量监测点的优化布置方案进行研究,开发了服务于新昌县微观水力模型的监测点布置技术。同时,考察了监测点数量与位置对水力模型校核误差的影响,在充分利用原有监测点的原则下,最终确定了新昌县供水管网监测点布置方案。结果表明,校核误差随监测点数量的增加而减小,并在监测点数量达到一定值时不再降低,最终的流量、压力监测点布置方案实际应用效果良好,可满足工程需要。     

Determination and applications of rock quality designation(RQD)

Characterization of rock masses and evaluation of their mechanical properties are important and challenging tasks in rock mechanics and rock engineering.Since in many cases rock quality designation(RQD)is the only rock mass classification index available,this paper outlines the key aspects on determination of RQD and evaluates the empirical methods based on RQD for determining the deformation modulus and unconfined compressive strength of rock masses.First,various methods for determining RQD are presented and the effects of different factors on determination of RQD are highlighted.Then,the empirical methods based on RQD for determining the deformation modulus and unconfined compressive strength of rock masses are briefly reviewed.Finally,the empirical methods based on RQD are used to determine the deformation modulus and unconfined compressive strength of rock masses at five different sites including 13 cases,and the results are compared with those obtained by other empirical methods based on rock mass classification indices such as rock mass rating(RMR),Q-system(Q) and geological strength index(GSI).It is shown that the empirical methods based on RQD tend to give deformation modulus values close to the lower bound(conservative) and unconfined compressive strength values in the middle of the corresponding values from different empirical methods based on RMR,Q and GSI.The empirical methods based on RQD provide a convenient way for estimating the mechanical properties of rock masses but,whenever possible,they should be used together with other empirical methods based on RMR,Q and GSI.     

基于V.RQD值与Hoek-Brown准则的破碎岩体强度研究

被多组贯通结构面切割后产生的大体积破碎岩体在不同围压下仍具有一定的强度,但通过Hoek-Brown准则对其进行强度评价时,因对岩体结构划分缺乏定量描述,使得参数m与s的取值很难准确确定。在传统RQD值不足的基础上,引入不同阈值下的三维体积V.RQD值概念,建立破碎岩体质量指标V.RQD值计算机模拟方法,结合RMR评分标准和Hoek-Brown强度准则,通过探讨三维体积V.RQD值的取值范围,得到不同阈值时岩体质量参数m,s值与Hoek-Brown强度包络线以及岩体变形模量E0等之间的一些变化规律,定量化表述V.RQD值对破碎岩体强度的影响。结果表明,V.RQD值作为岩体质量指标之一,可为破碎岩体的强度估计提供新的实用途径。     

岩体结构面网络模拟在滑坡中的应用

通过结构面网络模拟研究滑坡的岩体结构特征 ,进而利用岩体质量指标 (RQD)进行岩体分类、估计岩体强度。此方法在赵树岭滑坡的研究中得到了很好的应用。     

基于Mathews稳定图的矿体可崩性研究

通过对金川III矿区的工程地质调查、矿岩力学性质试验,获得了表征矿山岩体工程质量的多种指标,在分析了这些指标后,选取了节理间距、RQD、地下水、结构面状态和岩石单轴抗压强度指标建立了III矿区的可崩性评价模型。根据可崩性模型统计出了Mathews稳定图法所需要的参数,即RMR值和岩石的单轴抗压强度。根据这些参数,应用Mathews稳定图法中稳定数的计算方法,计算出每个评价区域的稳定数,然后根据稳定数利用Mathews稳定图计算出每个评价区域的持续崩落水力半径,通过对计算结果的分析表明这些区域适合应用自然崩落法进行开采。     

Using multivariate adaptive regression splines to develop relationship between rock quality designation and permeability

The assessment of in situ permeability of rock mass is challenging for large-scale projects such as reservoirs created by dams, where water tightness issues are of prime importance. The in situ permeability is strongly related to the frequency and distribution of discontinuities in the rock mass and quantified by rock quality designation (RQD). This paper analyzes the data of hydraulic conductivity and discontinuities sampled at different depths during the borehole investigations in the limestone and sandstone formations for the construction of hydraulic structures in Oman. Cores recovered from boreholes provide RQD data, and in situ Lugeon tests elucidate the permeability. A modern technique of multivariate adaptive regression splines (MARS) assisted in correlating permeability and RQD along with the depth. In situ permeability shows a declining trend with increasing RQD, and the depth of investigation is within 50 m. This type of relationship can be developed based on detailed initial investigations at the site where the hydraulic conductivity of discontinuous rocks is required to be delineated. The relationship can approximate the permeability by only measuring the RQD in later investigations on the same site, thus saving the time and cost of the site investigations. The applicability of the relationship developed in this study to another location requires a lithological similarity of the rock mass that can be verified through preliminary investigation at the site.     

General report,session I: Engineering properties of carbonate rocks

After reviewing the geological classification of carbonate rocks, a method of describing carbonate rocks for engineering purposes is developed following the recommendations set out by the I.A.E.G. Mapping Commission. Particular attention is paid to the details of the weathering profile developed on carbonate rocks. The engineering classification of carbonate rocks is based on both the engineering behaviour of the rock as a material and in the mass. Physical properties, including strength and deformation characteristics, are used to determine a modulus ratio for a wide range of limestones including the English chalk. In addition to rock material properties, and engineering classification of the rock mass has to take account of structure, discontinuities, and details of the weathering profile. Assessment of rock mass properties requiresin situ testing to determine deformation characteristics. If the usually limited amount of data on such quantitativein situ properties is related to other measures of rock quality, then engineering geological mapping can be used to extend the applicability of the limitedin situ data to a whole site. RQD has been related to the compressibility of the rock mass, and a rock mass factor has been proposed that links the deformability of the rock material to that of the rock mass. Rock mass classifications for large underground openings may be used with limestones. Engineering problems associated with carbonate rocks are briefly reviewed, as are the properties of limestones as a building stone and as aggregate.     

基于钻进过程指数定量评价岩体完整性原位试验研究

钻孔过程中钻具实时响应特征蕴藏着大量工程地质信息,通过解译钻进数据定量评价岩体完整性,可为快速获取工程岩体的地质特征提供新途径。采用高精度数字液压、扭矩、转速和激光位移传感器监测地质钻机传动部位,搭建了新型地质钻机数字钻进监测系统。开展了均质材料和裂隙岩体原位钻进试验,根据实时、连续及同步获取的钻具响应特征参数,建立了钻进压力、钻进扭矩、钻头转速和钻进速度的函数关系。在此基础上,滤除钻机机械参数对钻进速度的影响,提出了用于表达岩体完整性的新指标——钻进过程指数。研究发现,钻进过程指数的数字变化趋势能综合反映岩体的破碎程度,能通过信息化方法和数据运算获取岩体完整性,削减了人工统计RQD和编纂岩芯柱状素描图等繁杂的工序,还降低了人为主观因素的不利影响。