岩体结构面网络模拟简略步奏

岩体结构面三维网络模拟为分析研究区内岩体质量状况，查明该区域内的结构面发育规律，在研究区域内水布境水库北挣选择了4个剖面，南岸选择了1个剖面进行了详细地节理统计（如图1所示）。图1节理统计位置图在野外统计的基础上，对其进行网络模拟，具体模拟步骤为：依据产状、由走向玫瑰花图和极点图分组；由概率图法和K-S检验法获取各组倾向、倾角、隙宽最佳概率分布;由半迹长分布推算各组直径分布；由间距分布推算各组体密度；各组几何要素概率分布参数调整、校核，得到结构面网络模拟参数；通过结构面三维网络模拟估算岩体RQD的概率分布四、测线4结构面网络模拟分析测线4结构而统计基本信息地点：水布域库区清江北岸白水溪；GPS：N:30°26’06"E:110°18'44"H:477m;露头类型:路堑边坡；露头产状：135°Z89°;岩性：中厚层状灰岩；测线产状：135°Z4°;测线总长：16.5m.侧线4-1结构面现场统计图4-1结构面分组使用结构面分析软件DIPS生成测线2处结构面走向玫瑰花图及结构面极点图。在玫瑰花图，结构面极点图的基础上，结合该露头结构面地质成因分析，将该组要出露有三组优势结构面：I组，层面，产状范围为85°~110°Z30°~36°；II组，节理，产状范围为243°〜276"Z670〜85。；III组，节理，产状范围164°〜17(TZ74"〜90°。4-2侧线44-2侧线4结构面极点图图4・3侧线4结构面走向玫瑰花图4.2获取倾向、倾角、半迹长概率分布参数在数据分组的基础上，借助SPSS软件强人的数据分析功能，对数据按组进行概率统计分析，得到结构面网络模拟所需要的必要统计参数。根据已有资料对节理概统计模型的研究,此处倾向、倾角选择了正态分布模型，半迹长选择了均匀分布模型或是负指数分布模型，具体的模型可进一步通过相关模型检验得到。4.2.1倾向概率分布通过统计分析，得到I组节理倾向均值为96.43°,标准差为11.356°（图4-3）；1【组节理倾向均值为261°,标准差为16.703°（图4-4）:III组节理倾向均值为171.11°,标准差为9.466°（图4-5）。图4-4I组倾向频率直方图与正态概率密度曲线图图4-4I组倾向频率直方图与正态概率密度曲线图4-5II组倾向频率直方图与正态概率密度曲线图4-6图4-6山组倾向频率直方图与正态概率密度曲线422倾角概率分布通过统计分析，得到【组节理倾角均值为33。,标准差为2.16°（图4-6）:II组节理倾角均值为74.67°,标准差为9.292°（图4-7）:III组节理倾角均值为80.44°,标准差为6・187°（图4一8）图4-8II图4-8II组倾角频率直方图与正态概率密度曲线1-1-图4-9图4-9II【组倾角频率直方图与正态概率密度曲线423半迹长概率分布通过统计分析，得到【组节理半迹长均匀分布特征参数极小值为0・4m,极人值为5m（图4-9）；I【组节理半迹长均匀分布特征参数极小值为0.2m,极人值为1.5m（图4-10〉；III组节理半迹长均匀分布特征参数极小值为0.5m,极人值为0・5m（图4-11）。ftfl=3.84■-2.UU24-N=74-3-频

率0.001.03)04.005.CO6.000.001.03)04.005.CO6.00第一俎半泄长图4-10I组半迹长频率直方图(4)(4)图4-11II组半迹长频率直方图图4-12III组半迹长频率直方图通过统计分析得到三组结构而概率分布特征参数为:组别统计参址概率分布模型概率模型特征參数第一组倾向正态分布均值/°96.43方差厂11.36倾角正态分布均值33方差厂2.16半迹长均匀分布极小值/m0.4极大值/m5第二组倾向正态分布均值/°261方塗。16.70倾角正态分布均值/°74.67方塗。9.29半迹长均匀分布极小值/m1.3极大值/m5第三组倾向正态分布均值/°171.11方塗。9.47倾角正态分布均值/°80.44方塗。6.19半迹长均匀分布极小值/m0.5极大值/m54.3间距分布推算体密度大小线密度和体密度的求解公式：结构面法线“的方向向量｛/,加时为:7=cos(18O-a)sin0=-cosasmp<m=sin(l80-a)sinp=-cosasinp(1)n=cosft其"9错误味找到引用源。0为结构面平均产状。测线方向向量｛/;加”｝为:/=cos(l80-g)sin(90一<)=一cosgcos匚viri=sin(l80一g)sin(90一G=singcos©⑵n=cos(90-G=sin歹其中§为测线的倾伏向，：为测线的倾伏角。则结构面法线D和测线夹角o的余弦为⑶cos0=11+mm+nn⑶单测线结构而的线密度多测线结构而线密度^=-^=-1=1(5)工厶|cosQ|1=1其中川为测线数，厶为第i条测线长度，◎为结构面法线”与测线夹角。进一步求得结构面体密度为：兀a兀a其中7为结构面直径期望。对于均匀分布结构面,-j_4(6/+b)对于均匀分布结构面,=—o其中eb分别为半迹长的极小极人值。当发育加组结构面，总体体密度m(5)几总=工几(5)i=l其中A.为第i组结构面的体密度。计算得体密度分布表组名•:>11第二组第三组体密度0.06940.02370.0045总体体密度0.09764.4岩体RQD估算由模拟参数，采用EXCEL生成伪随机数，导入AUTOCAD建立三维网络实体模，截取主滑平面、主滑横剖面、水平面三个方向平面为对彖进行网络图的输出，并绘制各个平面的RQD玫瑰花图，由此分析结构面连接情况、RQD各向异性程度，并最终确定RQD.其中结构面模型区尺寸为15mX10mX10m,在AUTOCAD中共生成147个结构面三维实体，实体模型、各个平面的网络图为从被模拟的整个节理岩体中截取的一部分，在网络图中模拟钻探岩芯，统计人于10cm岩芯占总钻进的百分比，得到各个方向的RQD值，绘制RQD玫瑰花图，并作出RQD频率直方图。图4-13结构面的三维网络实体模型图4-15结构而网络图血值=1.25--.=0；586N=82-1一00.000.501.001.502.002.503.00第-•组岩芯取样分布亢方