岩体结构面几何参数的确定(1)程力学毕业论文

摘要：岩体是地质体的一部分，是非均质的、各向异性的不连续体。岩体中力学强度较低的部位或岩性相对软弱的夹层，构成岩体的不连续面，称为结构面。结构面实际上是地质发展历史中岩体内形成的具有一定方向、一定规模、一定形态和一定特征的地质界面。

关键词：岩体结构面 几何参数 确定

　　 岩体是地质体的一部分，是非均质的、各向异性的不连续体。岩体中力学强度较低的部位或岩性相对软弱的夹层，构成岩体的不连续面，称为结构面。结构面实际上是地质发展历史中岩体内形成的具有一定方向、一定规模、一定形态和一定特征的地质界面。

　　 结构面的几何特征直接控制岩体中岩块的大小，同时控制岩质边坡稳定性分析和地下洞室围岩稳定性分析中的边界条件，即控制滑体的形状、规模及其趋势。具有工程意义的岩体结构面主要包括地层层面和节理等。

　　 在某抽水蓄能电站坝址区进行了大量的岩体结构面调查之后，利用所取得的资料，应用excel软件，对有关几何参数进行统计分析，并利用数学模型和检验原理，确定了具有一定置信程度的置信区间。

　　 1 结构面几何参数

　　 岩体结构面几何参数主要包括产状、间距、连通性等，结构面的产状由其走向、倾向和倾角组成，而结构面的走向和倾向可以相互换算，即只要确定其一即可（本文中以倾向为例）。岩体结构面几何参数主要从天然露头、剖面（例如采矿剖面，道路剖面等）、平硐、钻孔中实测而得。

　　 2 结构面倾向

　　 以结构面的倾向（方位角）为例，在工程区现场调查了二组结构面的305个数据，输入到excel电子表后，得到的统计结果为：一组节理面（节理1）倾向的范围为80° ~147° ，其均值为111.4° ；另一组节理面（节理2）倾向的范围为154° ~270° ，其均值为200.9° 其分布见图1。

　　 （转载自中国科教评价网http://www.nseac.com）

　　图1 结构面倾向统计图

　　 先对节理1进行分析，在模型的对比中可知，节理1服从伽马分布。因此根据相对频率，计算数学期望s ex 和方差s dx ，然后可根据模型的特征计算其参数，a 和b 值可联立方程求得，g (a )可通过斯特林公式得到，计算结果为：a = 60.7627 和 b = 0.5279。所以，有：a = 4.4e-99， b = 59.763， c = -0.5279。

　　 根据模型，计算其理论频率，再转化为它的模型值，比较实际值和模型值，用c 2检验。u = 4，a = 0.05，计算值为3.403，而临界值为9.488。说明模型是可信的。

　　 对节理2进行分析，实际资料近似正态分布。其资料统计如下：

　　 同理，可以得到其模型的频数。比较实际值和模型值，用c 2检验。u = 7，a = 0.05，计算值为12.295，而临界值为14.067。说明模型是可信的。因此，利用模型计算节理1倾向的置信区间为： 112.4° ~117.8° ；节理2倾向的置信区间为：200.2° －201.6° 。

　　 3 结构面倾角

　　 有关结构面倾角，以节理2的为例，共有139个样本，其资料统计如下：

　　 对该资料进行模型分析后，其实际资料近似正态分布。比较实际值和模型值，用c 2检验。u = 5，a = 0.05，计算值为10.885，而临界值为12.592。说明模型是可信的，（见图2）。

　　图2 结构面节理2倾角统计图

　　 因此，利用模型计算节理2倾角的置信区间为：74.0° －74.7° 。

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