巖體特征---不連續組數(Discontinuity Set)

巖體特征---不連續組數(Discontinuity Set)的圖1

1 引言

在巖體工程設計時,不論是采用經驗設計方法還是建立數值模型,首先需要判別巖體的特征(Characterization of rock mass). 巖體主要由兩大部分組成:一部分是完整的巖石(intact rock)和小尺寸的肉眼不可見的微觀裂隙;另一部分是可能包含或不包含填充物的大尺寸不連續,例如斷層和節理。根據完整巖石和不連續體的特性,巖體的特征考慮了巖塊(rock blocks)、巖橋(rock bridges)、不連續體產狀(discontinuity orientation)、不連續體間距(discontinuity spacing),不連續貫通度(discontinuity persistence),不連續組數(number of discontinuity sets),不連續面強度(discontinuity wall strength),不連續體張開度(discontinuity aperture)、不連續的填充物(discontinuity infilling)等。Wyllie(2017) 用圖形顯示了上面提及的節理巖體的特性。

巖體特征---不連續組數(Discontinuity Set)的圖2

任何工程系統,當施加在系統上的外力達到系統構件的固有強度時,系統的力學破壞都發生在最薄弱的部件或連接處,借用鋼筋混凝土設計的術語,稱之為控制截面 。對于巖體來說,這些控制截面是巖體內的不連續面,包括節理,斷層,層理,礦脈,軟弱的填充物、片巖等。不連續的特性(產狀、間距、強度、貫通度、粗糙度,含水量等)對巖體的強度和變形有很大影響,需要通過詳細的現場測繪來準確地描述這些特性。不連續面也更容易受到風化和腐蝕的影響,因為它們是地下水和其他腐蝕性液體的通道。因此,量化不連續體對節理巖體力學性能的影響非常重要。

過去幾十年里,研究者們一直試圖用簡單的經驗評價系統盡可能多地包含上述影響因素,例如RMR,Q-System和GSI等。不過對于數值模型,完全包含這些因素顯然是不可能和不現實的。在一個數值模型中,首要的任務是確定出具有顯著影響的節理或斷層組數(number of discontinuity sets)。

2 不連續組數(Discontinuity Set)

表征不連續的第一步是根據產狀將不連續分成若干組,然后確定出哪些組對巖體結構(例如邊坡或礦柱)的穩定性最不利. 通過收集地表和地下的測繪數據可以確定出不連續組數。不連續的產狀使用傾向和傾向來表示。其中赤平極射投影是最常用的不連續統計方法。赤平極射投影可以準確地繪制產狀數據的空間分布,識別主要的不連續集,而且更便于進行運動學分析(kinematic analysis.txt)。Fisher分布用于量化不連續集平均方向的分散性。Fisher分布是正態分布的三維對稱類似物,通常用于模擬圍繞均值的給定離散的優先方向。DIPS是非常好的節理產狀統計軟件,盡管3DEC內也嵌入了類似的功能。 

s = fracture.template.orienttype(template)

fracture.template.orienttype(template) = s

斷裂產狀的概率密度函數---Fisher分布

赤平極射投影的極點矢量和等值線圖

《邊坡工程》課程總結

構造地質的立體投影方法 (1)

巖石邊坡楔形體穩定性概率分析: Part 2

當決定了每組控制節理的產狀后,需要對其屬性賦值,這些屬性值作為產生DFN模型的輸入參數。三個主要命令如下:

fracture attribute

fracture contact-model

fracture property

最后,基于上面的回顧,生出新的數據集Discontinuity Set

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