基于无人机影像的岩体结构面粗糙度获取

结构面粗糙度(JRC)控制岩质边坡稳定性。本文以高陡边坡岩体结构面为对象,结合无人机系统和图像处理技术,以分形理论为基础得出一套JRC的求解方法,实现了无人机获取岩体结构面力学参数的可能。     

基于三维激光扫描的岩体结构面信息提取

以地下矿山工程中的岩体结构面信息为研究对象,应用三维激光扫描技术与地质构造分析相结合的研究手段,将岩体结构面信息提取和三维激光扫描技术进行系统集成.利用Z+Flasercontrol点云数据处理程序和Geomagic Studio逆向工程软件对围岩点云信息进行预处理.基于Java语言开发了由点云数据获取结构面信息的点云数据处理系统,并应用Dips地质构造分析软件分析结果,结合人工测量数据验证此系统的准确性与可行性.研究结果表明,和传统方法相比,该方法具有快速、自动、高精度和远距离测量的优点.     

结构面岩体的网络模拟研究

简要介绍了蒙特卡罗方法的基本原理及结构面几何参数的分布规律，用蒙特卡办方法对程潮铁矿的结构面岩体进行了模拟研究，得到了与岩体等效的结构面网络图，该图对岩体力学性质研究有重要价值，同时由结构面网络图得出岩体的ＲＱＤ值，此值与钻也得到的ＲＱＤ值有较好的一致性。     

劈裂岩体结构面直接剪切试验研究

为了揭示粗糙劈裂岩体结构面抗剪力学性能及其影响因素,采用不同强度的水泥砂浆对不同形貌参数的人工劈裂结构面进行复制,利用岩石直剪仪开展48组恒法向应力条件下的直接剪切试验,获得不同参数组合条件下岩体结构面的抗剪强度以及峰值剪切应力与正应力的比值(应力比).基于对峰值剪切强度和应力比数据的定量分析,在BARTON模型的基础...     

基于摄影测量三维点云的岩体结构面自动识别方法

建立了一种用数字摄影测量得到的三维点云数据识别和分析岩石边坡出露的面状结构面的方法。该方法使用每一个点及其相应的邻近点构成的子集平面来形成识别结构面的候选,使用主成分分析(PCA)计算平面法向量并剔除异常点,识别结构面并计算其产状(倾向和倾角)。以甘肃北山一岩石边坡为例,使用该方法进行结构面识别。最后对结构面进行优势分组;同时与实测产状进行了对比,结果表明识别效果较好。     

岩体结构面三维循环加载本构关系

研究岩体结构面在循环加载条件下的三维力学性质。通过对二维数值模型合理推广,建立三维本构模型。法向加卸载本构为逐步硬化的双曲线函数。切向模型基于加载为双曲线函数、卸载为线性函数的本构方程建立,并引入剪切方向角描述三维切向接触特性。考虑峰值剪切现象,以切向塑性功为主要参数,建立峰值摩擦角和剪胀角的磨损方程。以初始剪胀角和残余剪胀角为主要参数建立剪胀方程。数值计算结果与试验曲线的对比表明,该模型体现了各向异性结构面的非线性受力变形特性、表面磨损和不均匀剪胀行为,能较好模拟三维循环加载本构关系。     

岩体开挖结构面特性分析的边界元法

在力学计算中如何很好地模拟岩体结构面破裂一直是一个难题.通过对结构面特性的分析,利用边界元法给出了结构面模拟的两种模型.模型将结构面分别假想为刚性连接和弹性连接,在结构面达到强度极限之前,结构面处于平衡状态,当其达到强度极限时,连接断裂,这样就避免了寻找结构面合理参数的工作,为更好地模拟结构面岩体的破坏提供了全新的方法.     

基于MATLAB的岩体结构面曲线模拟及其分形研究

基于Hurst指数的独立分割方法,结合MATLAB软件中差值函数和随机数产生函数,生成了10条典型的岩体结构面曲线;根据Tse和Barton提出的经验公式和10条典型结构面曲线的数据点,计算出10条曲线的粗糙度JRC值.运用线段尺码法测量已产生的10条结构面曲线中5条曲线的分形维数值Df(D).对粗糙度JRC值和分形维数值D进行曲线拟合,拟合结果表明：拟合曲线能较好地反映JRC和D之间的关系.     

加锚岩体结构面组合单元研究

为了简化大规模加锚岩体结构面有限元分析的前处理过程,通过结合结构面单元的位移插值函数和虚拟锚杆单元的刚度矩阵,提出了加锚岩体结构面组合单元模型.该单元不仅适合大规模加锚岩体结构面的有限元分析,同时也可以模拟加锚岩体结构面的真实加固机理.     

基于摄影测量技术的岩体结构面参数的获取

为了更高效、全面、安全的获得岩体结构面参数,建立了两种从三维模型中获取结构面参数的算法：ply2parameter算法和scanline算法。Ply2parameter算法在三维模型上对表现形式为平面的面状结构面采样,根据采样得到的结构面顶点集合,使用主成分分析计算结构面的法向量,计算岩体结构面参数。sancline算法计算出在三维模型上沿着虚拟测线标记出的面状结构面和表现形式为迹线的线状结构面的参数。最后对结构面进行优势分组;以甘肃北山的一个岩石露头为例应用上述两个算法。将得到的结果和野外实测的结果对比,显示出了良好了相关性。     

基于微生物诱导碳酸钙的岩体结构面修复试验

针对混合花岗岩开展了巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉积的结构面修复试验研究.在实验室内对巴氏芽孢杆菌活化培养,利用电导率变化量表征巴氏芽孢杆菌脲酶活性,考察其生长规律与理化特性.借助XRD,EDS及SEM等手段对结构面处巴氏芽孢杆菌诱导产物进行分析.研究表明,选用22~28h培养后的菌液,巴氏芽孢杆菌脲酶活性最高;30℃,pH为8的理化环境最适合巴氏芽孢杆菌生长繁殖;巴氏芽孢杆菌在结构面处的沉积产物为5~10μm的立方体状碳酸钙晶体,以螺旋位错结晶方式生长,最终将结构面胶结在一起,达到结构面修复的目的.     

GUI程序对岩体中结构面产状数据的分析

岩体结构面网络模拟方法,是借助统计学的方法对岩体内的结构面进行研究.在拟合过程选择结构面产状数据的分布函数时,加入了频率累积图和概率分布图的对比,同时结合MATLAB程序,编写了一套GUI程序实现结构面产状分组以及对数据分布函数拟合的人机互动操作.     

岩体结构面网格渗透张量分析方法

工程岩体的渗透特性研究是其渗流分析和稳定性设计的技术关键·作者以现场岩体渗透结构面概率模型统计资料为依据,采用离散介质方法建立典型裂隙网络模型,提出计算岩体结构面网络的等效渗透系数张量方法·应用等效连续介质模型分析方法研究区域岩体的渗流问题·针对现场的矿山边坡水文地质实体,运用该技术建立了反映岩体渗透各向异性的等效连续介质模型·实例分析表明,该技术途径不但适合工程岩体宏观渗流分析的特点,而且能够较为深刻地认识裂隙渗流的本质·     

基于萤火虫算法的岩体结构面优势产状聚类分析

传统的图形分析方法较为粗糙,且主观因素影响较大,因此提出一种基于萤火虫算法的岩体结构面产状数据划分的新方法.用结构面单位法向量表示结构面的产状,通过单位法向量所夹锐角正弦值来衡量结构面间的距离,并建立模糊目标函数,然后运用萤火虫优化算法搜索最优聚类中心,同时确定组间边界.由于萤火虫算法具有出色的全局寻优能力和较快的收敛速度,使得新算法在解决结构面产状划分问题时非常省时高效.最后应用此算法对怒江松塔坝址区平硐实测结构面产状数据进行优势组划分,结果显示,此方法合理有效,优势明显.     

基于无人机摄影测量半自动统计岩体结构面产状的研究

岩体结构面产状是分析边坡稳定性的主要几何特征,传统测量岩体结构面产状的方法为罗盘人工测量,近年来,三维激光扫描仪测量结构面产状的方法也在快速发展并得到应用,但是这两种方法都存在其局限性,只能测量局部结构面产状,无法完成全方位无死角测量。相比前两种方法,无人机摄影测量岩体结构面产状的方法可以实现全方位测量,克服了前两种测量方法的缺点。基于三点法利用无人机摄影测量,人工统计了汉川采石场边坡的结构面产状,并划分了优势结构面产状,为分析边坡稳定性提供了依据。     

基于Barton-Bandis准则的岩体破坏模式快速识别方法

岩体由岩石和结构面网络组成,结构面强度模型对岩体稳定性分析起着决定性影响。本文研究详细探讨了Barton-Bandis准则在岩体结构破坏模式判断中的应用。首先,推导了当结构面服从Barton-Bandis准则时,结构面屈服时倾角的取值范围,提出了结构面屈服的判据,并采用数值模拟法验证了理论推导结果的正确性;基于理论推导的结果,并假定岩石服从Mohr-Coulomb准则,提出了一种岩体结构破坏模式的快速识别方法,将岩体结构破坏分为不发生破坏、沿结构面发生破坏、沿岩石发生破坏和同时沿岩石和结构面发生破坏4种模式,并验证了该识别方法的正确性。研究结果可以为工程实践的岩体结构破坏识别提供理论指导和技术支持。     

基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数确定

地质强度指标(geology stresgth index,GSI)系统和Hoek-Brown破坏准则能反映岩体所处的地质环境,估算出节理化岩体的强度参数。然而,对于具有卸荷特征的岩质边坡,以往GSI的取值缺少对卸荷裂隙与坡面间空间关系的考虑。借鉴边坡岩体质量评价系数(CSMR)系统中对边坡破坏方式和结构面产状的修正方法,以西南某水电站坝肩边坡为例,提出基于GSI系统的边坡卸荷岩体强度参数。     

裂隙岩体结构面力学参数取值的工程地质研究

裂隙岩体结构面力参数的取值是复杂而重要的,本文在深入分析其复杂性和各取值方法优缺点的基础上,结合工程实践阐述了最危险控稳结构面的确定以及采用工程地质类比法和相对位移反分析法合理确定结构面力学参数的理论和方法,研究结果表明,扎实的工程地质分析是合理确定结构面力学参数的基础,干扰能量法、模糊度量和相对位移反分析法在小浪水利枢纽工程和江阴大桥工程中的应用取得满意的效果。     

基岩斜坡变形与破坏的岩体结构模式分析

岩体结构,特别是软弱结构面对基岩斜坡变形与破坏具有显著的控制作用,岩体结构模式分析是建立斜坡地质模型和数学模型的关键和评价斜坡稳定性的基础。岩层层面、断裂构造、节理裂隙、片理与劈理以及侵入体和围岩的接触带等是控制基岩斜坡稳定的软弱结构面,这些成因不同、大小不一的结构面将岩体分割成性质各异、力学强度不均的各种岩体结构体,构成了15种基岩斜坡变形、破坏的岩体结构基本模式。不同结构体的重新组合与排列是斜坡失稳的内在原因。三峡库区11种岩体结构类型的岸坡存在着多种形式的变形与破坏。     

贯通结构面抗剪强度尺寸效应研究

目前,岩土工程界普遍采用Barton和Bandis建议的公式,计算具有一定规模岩体结构面的抗剪强度,但经分析发现并不适用于规模大于5m的结构面.因此,借助二维离散元软件UDEC,提出了一种基于现场实测结构面粗糙度系数JRC(长10 cm)和结构壁面回弹试验的结构面抗剪强度尺寸效应分析方法,并通过实例验证了方法的准确性.