三维岩体裂隙网络模拟研究及应用

为合理评价某水库库岸岩体结构特征及工程整治提供依据,对区内岩体进行了裂隙调查及三维网络模拟研究.研究基于Monte-Carlo模拟方法,由走向玫瑰图、倾向和倾角分布的直方图对裂隙的产状分布特征分别进行了分析,结合裂隙等密度图分析得出了结构面优势产状、用直接法产生随机数并利用计算机模拟得出符合实际的三维裂隙网络图.引入广...     

岩体三维主干裂隙网络渗流分析

基于流体力学的基本理论和二维岩体裂隙网络渗流原理，推广得到了三维岩体裂隙网络渗流基本方程。将三维岩体裂隙网络渗流理论及有限元数值方法应用于主干岩体裂隙网络渗流分析中，得到了令人满意的结果。     

坝基裂隙岩体三维灌浆数值模拟

坝基灌浆工程地质条件复杂且具有隐蔽性,如何建立能准确反映岩体内裂隙分布情况的三维随机裂隙网络模型,并进行浆液扩散特征的研究是灌浆数值模拟的关键和难点。现有研究大多通过岩体揭露面统计资料估计裂隙的几何参数,无法有效反映复杂裂隙真实特征,且灌浆模拟研究中多将裂隙简化为单一裂隙或规则裂隙网络。本文采用Monte Carlo法建立三维随机裂隙网络模型;提出三维裂隙宾汉姆流体灌浆数学模型,实现对随机裂隙内宾汉姆浆液扩散特征的研究;运用该模型对某水电站坝基裂隙岩体灌浆过程进行模拟,结果表明：浆液主要在与灌浆孔相交的裂隙内流动,灌浆压力在灌浆孔附近衰减速率最快且对浆液扩散的影响较为显著。同传统裂隙灌浆模拟相比,该方法能有效反映复杂裂隙的真实特征,获取更贴近实际工程的灌浆结果,为保障灌浆工程的安全建设和经济合理性提供了理论依据。     

一种岩体三维裂隙网络模拟软件的开发及应用

岩体内结构面对岩体工程特性的重要控制作用,其呈现出数量巨大且随机分布的特点,岩体结构面三维网络模拟是研究岩体内结构面分布的重要手段。VB语言是面向对象的程序设计语言,采用VB调用AutoCAD的方式,开发了岩体结构面三维网络模拟程序3D-JOINT-CAD。以西南某水电站右岸拱肩岩体结构面网络模拟为例,证明了3D-JOINT-CAD的可行性和适用性。     

复杂裂隙岩体水力学模型的研究

目前裂隙岩体水力学模型研究主要沿３个方向发展；即扩连续介质模型、离散介质模型和双重介质模型。３种模型各有其特点，但均存在计算工作量巨大和难以满足实际工程精度要求等缺陷，为避免这类缺陷，采用分形理论，并根据裂隙发育规模与工程尺度的关系，提出了基于岩体与流体相互作用的上述两种模型的耦合模型。对数目不多的高序次的起主要导水作用的大中型裂隙、断层、认为是具体的，采用离散介质模型；对由这些大中型裂隙、然后根     

岩体主干裂隙系统三维非稳定渗流分析模型

本文给出了在岩体三维主干裂隙系统中进行地下水非稳定渗流模拟分析的方法。主要内容包括：岩体裂隙系统特征，三维主干裂隙系统非稳定渗流数学模型和有限单元法，交叉点和交叉线识别，防渗帷幕的有限元处理，并流量在裂隙系统中的分配方法，排水管道问题，面状补给作用和面状排泄作用，非线性模型的迭代解法等。最后运用模拟模型对二交叉裂隙和裂隙系统中的轴对称井流问题进行了应用计算，并与分析解进行了比较，验证了模型及其算法     

三维随机裂隙网络非稳定渗流模型

介绍了在岩体三维随机裂隙网络中进行非稳定地下水渗流分析的数学模型和方法。包括：岩体裂隙系统特征和随机裂隙网络描述，三维裂隙网络非稳定渗流数学模型，交叉点和交叉线识别和有限元数值解，井流量在裂隙网络中的分配方法，排水管道问题，非线性模型的迭代解法等。     

层状裂隙岩体锚固方法研究

层状裂隙岩体受水平推力作用所产生的溃屈破坏、压缩变形及沿结构面所产生的层间错动,严重威胁着工程岩体的整体稳定性,合理布设预应力锚杆可以提高此类岩体的工程稳定性。分析指出:预应力锚杆相应的优化布设角度宜在45°~75°之间选择;锚杆预应力量级(吨位)的选择,对层状裂隙岩体的锚固效果有较大的影响。     

三维裂隙网络非稳定渗流数值分析

研究裂隙岩体中渗透水流随时间、边界条件的变化规律,从而客观反映渗透水流情况,具有重要的意义。本文针对分布特别稀疏的三维主干岩体裂隙网络,以渗流区内的水量平衡原理为依据建立基本方程,推导三维岩体裂隙网络非稳定渗流的基本方程;并将三维裂隙网络渗流理论及有限元数值方法运用于主干岩体裂隙网络渗流分析中。基于裂隙岩体网络非稳定渗流数学模型,编制相应的程序。对于工程实例,根据实测情况利用Monte-Carlo模拟出岩体中二级裂隙网络分布情况进行分析,然后进行了三维非稳定渗流分析。计算结果充分体现了岩体中裂隙网络的储水性,当边界条件发生变化时,裂隙岩体中水头分布变化存在一定的滞后性;并表明主干裂隙的强导水性,使得裂隙岩体中的主干裂隙的渗流分析成为渗流分析中的重点。     

岩体结构分析法及其在隧洞裂隙围岩稳定性分析中的应用研究

建造在岩体中的建(构)筑物或是以岩体作为其建筑材料，或是以岩体作为其地质环境．但岩体总是存在有不同尺寸和规模的结构面。这些结构面在一定程度上决定了岩体的工程特性。是地下隧洞(窒)围岩稳定性分析中至关重要的因素．针对紫坪铺2号泄洪洞层状岩体开挖中存在的局部块体冒落问题，采用岩体结构分析法对该洞龙抬头段围岩进行了岩体结构稳定性分析和评价。为隧洞的局部加固提供了理论依据和技术支持。在工程中取得了良好的效果．     

回龙蓄能电站上水库裂隙岩体三维渗流研究

通过对上水库地质条件的充分认识和掌握，建立了由面状裂隙类、带状断层类渗流方程和裂隙岩块渗流方程组合构成的库坝区双重裂隙系统的三维渗流分析计算模型。然后，对地质体、防渗体及坝体进行了计算单元划分，最后，根据两种边界条件下各种工况、防渗方案的渗漏量计算结果分析，选择并确定了上水库采取全封闭的防渗处理方案，解决了上水库防渗处理方案选择的难题。     

岩体三维网络模拟技术及其在三峡工程中的应用

在对三维岩体开挖面上节理迹线生成及其迹线网络搜索技术进行深入研究的基础上，初步开发了相应的岩体三维网络模拟分析程序。程序分析内容包括：绘制任意给定开挖面或复杂开挖 的岩体节理迹线分布图；在三维迹线图上搜索出由结构面切割形成的各闭合块体区域，进一步搜索可称动性块体，并分析其几何特征值，如闭合块体区域面积及可移动块体体积等，根据对三峡工程船闸高边坡施工典型区段开挖面岩体结构的调查资料和分析结果，用已开     

岩体裂隙网络非线性渗流分析

裂隙中水流为紊流状态时，流量与水力坡度呈非线性关系，不再满足线性的立方定律，以岩体裂隙网络中结点的水量平衡来建立岩体裂缝网络非线性渗流控制方程式，提出矩阵求解方法和迭代运算步骤，并给出应用算例与验证。算例结果表明，不能采用岩体裂隙网络线性渗流规律来代替岩体裂隙网络非线性渗流规律。     

裂隙岩体渗流网络生成及渗流特性现场试验研究

本文以拉西瓦水电站工程为对象，针对裂隙岩体的典型裂隙网络渗流和壳状渗流结构特点，利用同位素测试及双重介质同孔渗流参数测试法，建立了适合拉西瓦渗流网络，提供了双重介质相应渗流参数。     

三维裂隙岩体渗流混合模型研究

假设裂隙单元与岩体单元交界面上的水头连接，而允许流量不连续，建立了三维裂隙岩体渗流混合模型，给出了相应的有限元计算格式。采用本文建立的数学模型对重力坝坝基渗流进行数值计算，结果表明该模型是合理的，可行的。     

基于三维裂隙网络模拟和灰色理论的岩体REV研究

本文在三维网络模型和灰色理论的基础上建立了确定岩体表征单元体（REV）的新方法,这种方法在全面考虑岩体的基本特征的同时,用灰色理论中的灰关联分析方法确定REV的大小。在本文中,将三维网络模型中裂隙按照其走向和倾角投影到极点图上并将极点图遵循等面积原则进行划分成24份,统计出每一区块上的极点数量和该区块含有裂隙的平均直径,作为灰关联分析的参考序列。再用一定大小的立方体来分割网络模型,统计出该立方体投影到24份极点图中每一区块的极点数量和含有裂隙的平均直径,这作为比较序列。通过改变立方体的大小,得出对应的比较序列。对参考序列和比较序列进行灰关联分析,得出随着立方体边长的增加,关联度值趋于稳定,稳定时的立方体的边长即为岩体REV的尺寸大小。在实际工程应用中得出REV的尺寸是裂隙平均迹长的3-10倍的结论。     

坝基岩体裂隙渗流效应数值模拟方法

为获取工程尺度的裂隙岩体三维渗流效应,在裂隙岩体基质岩块和裂隙水力传导特性研究基础上,推导了含裂隙单元渗透系数表达式。基于嵌入裂隙单元(EFE)模型,使用离散裂隙网络(DFNs)技术与连续介质渗流分析方法,提出了利用连续介质渗流分析方法模拟非连续介质渗流效应的数值模拟技术,通过算例对该方法的有效性进行了验证,分析了单元尺度大小对该方法计算准确性的影响,并提出了提高计算精度的措施。工程实例研究表明裂隙岩体渗流分析的EFE模型能够真实地模拟坝基岩体渗流路径和孔隙压力分布,更好地揭示坝基的扬压力实际非规则分布形态。     

岩体裂隙面贯通率的计算机模拟计算

通过对工程范围内岩体裂隙的现场统计，采用计算机技术对岩体裂隙网络进行平面模拟。在此基础上，从工程应用的角度出发，按概率统计学的观点，在理论上提出了一种确定岩体裂隙搭接范围的方法，并据此对岩体裂隙的线贯通率进行了计算机模拟计算。     

基于三维裂隙网络模拟和灰色理论的岩体表征单元体研究

在三维网络模型和灰色理论的基础上建立了确定岩体表征单元体(Representative elementary volume)的新方法。该方法在全面考虑岩体基本特征的同时,用灰色理论中的灰关联分析方法确定REV的大小。在三维网络模型中将裂隙按照其走向和倾角投影到极点图上,并将极点图遵循等面积原则划分成24份,统计出每一区块上的极点数量和该区块含有裂隙的平均直径,作为灰关联分析的参考序列。再用边长为r的立方体来分割网络模型,统计出该立方体投影到24份极点图中每一区块的极点数量和含有裂隙的平均直径,这作为比较序列。通过改变立方体边长r的大小,得出对应的比较序列。对参考序列和比较序列进行灰关联分析,随着立方体边长的增加,关联度值趋于稳定,稳定时的立方体的边长即为岩体REV的尺寸大小。在实际工程应用中得出REV的尺寸是裂隙平均迹长3倍以上的结论。