本文選題：巖體結(jié)構(gòu)面特征　切入點：層次分析法　出處：《東北大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：巖體結(jié)構(gòu)面三維網(wǎng)絡(luò)模擬是塊體理論的一項重要內(nèi)容,也是巖體力學(xué)研究的重要課題。但是,利用以往的優(yōu)勢組劃分方法對巖體結(jié)構(gòu)面進(jìn)行分組,建立結(jié)構(gòu)面的三維網(wǎng)絡(luò)模型,未考慮到巖體結(jié)構(gòu)面特征以及分組指標(biāo)權(quán)重對分組結(jié)果的影響,而且也缺少一個量化指標(biāo)來評價巖體結(jié)構(gòu)面的特征。同時,現(xiàn)有的三維網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)所建立的模型無法搜索因巖體內(nèi)部非貫通結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展貫通而滑移的關(guān)鍵塊體。針對上述的不足,為了進(jìn)一步完善巖體結(jié)構(gòu)面的三維網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù),使其更為真實的表征結(jié)構(gòu)面的空間分布狀態(tài),本文開展了相關(guān)研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：基于層次分析法的原理,對影響巖體結(jié)構(gòu)面特征的8個因素進(jìn)行權(quán)重分配和綜合測評,引入巖體結(jié)構(gòu)面特征量化指標(biāo)CSPC值,建立巖體結(jié)構(gòu)面特征評價系統(tǒng),該系統(tǒng)根據(jù)CSPC值很好的劃分了巖體結(jié)構(gòu)面的級別以及相應(yīng)的巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)。提出新的巖體結(jié)構(gòu)面特征分級方法—CSPC法,該法不僅可以計算出巖體結(jié)構(gòu)面的CSPC值,為基于巖體結(jié)構(gòu)面特征的優(yōu)勢組劃分奠定基礎(chǔ),還能確定巖體結(jié)構(gòu)面級別,以及半定量地預(yù)測結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)。將貫通強(qiáng)度作為判斷含非貫通結(jié)構(gòu)面巖體巖橋貫通與否的衡量指標(biāo),采用數(shù)值模擬的方法計算了175個不同巖體非貫通結(jié)構(gòu)面展布方案下巖體試樣的貫通強(qiáng)度和峰值強(qiáng)度,并引入貫通系數(shù)定量描述貫通強(qiáng)度與峰值強(qiáng)度的比值變化,研究了巖橋傾角、結(jié)構(gòu)面摩擦系數(shù)、圍壓、連通率和結(jié)構(gòu)面傾角對貫通系數(shù)的影響,定量分析了貫通強(qiáng)度與上述五個影響因素及峰值強(qiáng)度之間的函數(shù)關(guān)系,給出了含非貫通結(jié)構(gòu)面巖體的巖橋貫通準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則能夠判斷出兩非貫通結(jié)構(gòu)面是否應(yīng)該連通,基于該準(zhǔn)則建立的巖體結(jié)構(gòu)面三維網(wǎng)絡(luò)模型能夠搜索因巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展貫通而滑移的關(guān)鍵塊體。基于可變模糊集理論,提出了基于巖體結(jié)構(gòu)面特征的優(yōu)勢組劃分方法。與傳統(tǒng)的優(yōu)勢組劃分方法相比,該法不僅可以考慮到巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀信息對分組結(jié)果的影響,還可以考慮到巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)特征以及分組指標(biāo)權(quán)重對分組結(jié)果的影響。同時,該法還能夠預(yù)測出每組結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù),有效的降低了塊體穩(wěn)定性分析結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)選取的難度。基于上述的研究成果,提出成果應(yīng)用的具體算法流程,并采用VC++軟件編程,實現(xiàn)了巖體結(jié)構(gòu)面特征的等級劃分、巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)的預(yù)測、巖體非貫通結(jié)構(gòu)面的識別、巖體非貫通結(jié)構(gòu)面的判定和基于巖體結(jié)構(gòu)面特征的優(yōu)勢組劃分5個功能,為真實表征結(jié)構(gòu)面的空間分布奠定了良好的基礎(chǔ)。
[Abstract]:Three-dimensional network simulation of rock mass structural plane is an important content of block theory and also an important subject of rock mechanics research. However, the former method of predominance group is used to group the rock mass structural plane, and the three-dimensional network model of structural plane is established. The characteristics of rock mass structural plane and the influence of grouping index weight on the grouping result are not taken into account, and there is also a lack of a quantitative index to evaluate the characteristics of rock mass structural joint. The model established by the existing 3D network simulation technology can not search for the key blocks that slip due to the expansion of the non-perforated structural plane in the rock mass. In order to further improve the three-dimensional network simulation technology of the rock mass structure plane, To make the spatial distribution of the structure surface more realistic, this paper has carried out related research, the main research contents and conclusions are as follows: based on the principle of analytic hierarchy process (AHP), The weight distribution and comprehensive evaluation of the eight factors affecting the characteristics of rock mass structural plane are carried out. The CSPC value of the quantitative index of rock mass structural plane characteristic is introduced to establish the evaluation system of rock mass structural plane feature. According to the CSPC value, the class of the rock mass structural plane and the corresponding mechanical parameters of the rock mass structural plane are well divided in the system. A new classification method of the rock mass structural plane characteristic-CSPC method is proposed, which can not only calculate the CSPC value of the rock mass structural plane. It lays a foundation for the division of dominant groups based on the features of rock mass structural planes, and can also determine the grade of rock mass structural planes. As well as semi-quantitative prediction of mechanical parameters of structural plane. The penetrating strength is taken as a measure index to judge whether rock bridge with non-perforated structural plane is through or not. Numerical simulation was used to calculate the through-through strength and peak strength of rock mass samples under 175 different schemes of non-transfixion structural plane distribution, and the ratio of the through-through strength to the peak strength was described quantitatively by introducing the transfixion coefficient. The influence of inclination angle of rock bridge, friction coefficient of structure plane, confining pressure, connectivity ratio and inclination angle of structure plane on the transfixion coefficient is studied. The functional relationship between the penetration strength and the above five influencing factors and the peak strength is quantitatively analyzed. In this paper, a rock bridge connecting criterion with rock mass with non-transfixion structural plane is given, which can determine whether two non-transfixion structural planes should be connected. The three-dimensional network model of rock mass structure plane based on this criterion can search the key blocks which are caused by the expansion of the internal structural plane of rock mass, and based on the theory of variable fuzzy set, Compared with the traditional dominant group partition method, the method can not only take into account the influence of the occurrence information of the rock mass structure plane on the grouping results, but also can be applied to the classification of rock mass. It can also take into account the mechanical characteristics of rock structural joints and the influence of the weight of the grouping indexes on the results of the grouping. At the same time, the method can also predict the mechanical parameters of each group of structural planes. It can effectively reduce the difficulty of selecting the mechanical parameters of structural plane in block stability analysis. Based on the above research results, the specific algorithm flow of the application of the results is put forward, and the classification of the characteristics of rock mass structural plane is realized by using VC software. The prediction of mechanical parameters of rock mass structural plane, the recognition of rock mass non-through-through structural plane, the judgment of rock mass non-penetrating structural plane and the division of five functions based on the dominant group of rock mass structural joint characteristics are presented. It lays a good foundation for the real representation of the spatial distribution of the structural plane.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU45

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本文編號：1625152