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岩体特征---不连续组数(Discontinuity Set)

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1 引言

在岩体工程设计时,不论是采用经验设计方法还是建立数值模型,首先需要判别岩体的特征(Characterization of rock mass). 岩体主要由两大部分组成:一部分是完整的岩石(intact rock)和小尺寸的肉眼不可见的微观裂隙;另一部分是可能包含或不包含填充物的大尺寸不连续,例如断层和节理。根据完整岩石和不连续体的特性,岩体的特征考虑了岩块(rock blocks)、岩桥(rock bridges)、不连续体产状(discontinuity orientation)、不连续体间距(discontinuity spacing),不连续贯通度(discontinuity persistence),不连续组数(number of discontinuity sets),不连续面强度(discontinuity wall strength),不连续体张开度(discontinuity aperture)、不连续的填充物(discontinuity infilling)等。Wyllie(2017) 用图形显示了上面提及的节理岩体的特性。

任何工程系统,当施加在系统上的外力达到系统构件的固有强度时,系统的力学破坏都发生在最薄弱的部件或连接处,借用钢筋混凝土设计的术语,称之为控制截面 。对于岩体来说,这些控制截面是岩体内的不连续面,包括节理,断层,层理,矿脉,软弱的填充物、片岩等。不连续的特性(产状、间距、强度、贯通度、粗糙度,含水量等)对岩体的强度和变形有很大影响,需要通过详细的现场测绘来准确地描述这些特性。不连续面也更容易受到风化和腐蚀的影响,因为它们是地下水和其他腐蚀性液体的通道。因此,量化不连续体对节理岩体力学性能的影响非常重要。


过去几十年里,研究者们一直试图用简单的经验评价系统尽可能多地包含上述影响因素,例如RMR,Q-System和GSI等。不过对于数值模型,完全包含这些因素显然是不可能和不现实的。在一个数值模型中,首要的任务是确定出具有显著影响的节理或断层组数(number of discontinuity sets)。


2 不连续组数(Discontinuity Set)

表征不连续的第一步是根据产状将不连续分成若干组,然后确定出哪些组对岩体结构(例如边坡或矿柱)的稳定性最不利. 通过收集地表和地下的测绘数据可以确定出不连续组数。不连续的产状使用倾向和倾向来表示。其中赤平极射投影是最常用的不连续统计方法。赤平极射投影可以准确地绘制产状数据的空间分布,识别主要的不连续集,而且更便于进行运动学分析(kinematic analysis.txt)。Fisher分布用于量化不连续集平均方向的分散性。Fisher分布是正态分布的三维对称类似物,通常用于模拟围绕均值的给定离散的优先方向。DIPS是非常好的节理产状统计软件,尽管3DEC内也嵌入了类似的功能。 

s = fracture.template.orienttype(template)

fracture.template.orienttype(template) = s

断裂产状的概率密度函数---Fisher分布

赤平极射投影的极点矢量和等值线图

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构造地质的立体投影方法 (1)

岩石边坡楔形体稳定性概率分析: Part 2

当决定了每组控制节理的产状后,需要对其属性赋值,这些属性值作为产生DFN模型的输入参数。三个主要命令如下:

fracture attribute

fracture contact-model

fracture property

最后,基于上面的回顾,生出新的数据集Discontinuity Set

来源:计算岩土力学
System断裂3DEC控制
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首次发布时间:2022-11-19
最近编辑:2年前
计算岩土力学
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