基于巖體結(jié)構(gòu)面特征的三維網(wǎng)絡(luò)模擬研究

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1、萬方數(shù)據(jù)分類號UDC密級學(xué)位論文基于巖體結(jié)構(gòu)面特征的三維網(wǎng)絡(luò)模擬研究作者姓名：郭牡丹指導(dǎo)教師：朱浮聲教授東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院副導(dǎo)師：王述紅教授東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院申請學(xué)位級別：博士學(xué)科類別：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：結(jié)構(gòu)工程論文提交日期：2014年01月論文答辯日期：2014年04月學(xué)位授予日期：2014年05月答辯委員會主席：分f舐表技評閱人：圳頊級氈踩耔鞠教也鏵閌人I許闊人2評闊人多東北大學(xué)2014年04月萬方數(shù)據(jù)ADissertationinStructuralEngineeringStudyon3-DimensionalNetworkSimulationBased

2、ontheCharacterofStructuralPlanesinRockMassByGuoMudanSupervisor：ProfessorZhuFushengNortheasternUniversityApril2014萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的。論文中取得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示謝=芷思。學(xué)位論文作者簽名：督北舟日期：沙f爭．爭．多f學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文

3、作者和指導(dǎo)教師完全了解東北大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人同意東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索、交流。作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)上交流的時間為作者獲得學(xué)位后：半年口一年口一年半口學(xué)位論文作者簽名：j拜托開簽字日期：刀燁、爭．2．-f兩早√。導(dǎo)師簽名：簽字日期：冀0√jl，≯、／乒．J／萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)博士學(xué)位論文摘要基于巖體結(jié)構(gòu)面特征的三維網(wǎng)絡(luò)模擬研究摘要巖體結(jié)構(gòu)面三維網(wǎng)絡(luò)模擬是塊體理論的一項重要內(nèi)容，也是巖體力學(xué)研究的重要課題。但是，利用以往的優(yōu)勢組劃分方法對巖體結(jié)構(gòu)面

4、進(jìn)行分組，建立結(jié)構(gòu)面的三維網(wǎng)絡(luò)模型，未考慮到巖體結(jié)構(gòu)面特征以及分組指標(biāo)權(quán)重對分組結(jié)果的影響，而且也缺少一個量化指標(biāo)來評價巖體結(jié)構(gòu)面的特征。同時，現(xiàn)有的三維網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)所建立的模型無法搜索因巖體內(nèi)部非貫通結(jié)構(gòu)面擴展貫通而滑移的關(guān)鍵塊體。針對上述的不足，為了進(jìn)一步完善巖體結(jié)構(gòu)面的三維網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)，使其更為真實的表征結(jié)構(gòu)面的空間分布狀態(tài)，本文開展了相關(guān)研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：基于層次分析法的原理，對影響巖體結(jié)構(gòu)面特征的8個因素進(jìn)行權(quán)重分配和綜合測評，引入巖體結(jié)構(gòu)面特征量化指標(biāo)CSPC值，建立巖體結(jié)構(gòu)面特征評價系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)CSPC值很好的劃分了巖體結(jié)構(gòu)面的級別以及相應(yīng)的巖體

5、結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)。提出新的巖體結(jié)構(gòu)面特征分級方札SPC法，該法不僅可以計算出巖體結(jié)構(gòu)面的CSPC值，為基于巖體結(jié)構(gòu)面特征的優(yōu)勢組劃分奠定基礎(chǔ)，還能確定巖體結(jié)構(gòu)面級別，以及半定量地預(yù)測結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)。將貫通強度作為判斷含非貫通結(jié)構(gòu)面巖體巖橋貫通與否的衡量指標(biāo)，采用數(shù)值模擬的方法計算了175個不同巖體非貫通結(jié)構(gòu)面展布方案下巖體試樣的貫通強度和峰值強度，并引入貫通系數(shù)定量描述貫通強度與峰值強度的比值變化，研究了巖橋傾角、結(jié)構(gòu)面摩擦系數(shù)、圍壓、連通率和結(jié)構(gòu)面傾角對貫通系數(shù)的影響，定量分析了貫通強度與上述五個影響因素及峰值強度之間的函數(shù)關(guān)系，給出了含非貫通結(jié)構(gòu)面巖體的巖橋貫通準(zhǔn)則。該準(zhǔn)

6、則能夠判斷出兩非貫通結(jié)構(gòu)面是否應(yīng)該連通，基于該準(zhǔn)則建立的巖體結(jié)構(gòu)面三維網(wǎng)絡(luò)模型能夠搜索因巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)面擴展貫通而滑移的關(guān)鍵塊體。基于可變模糊集理論，提出了基于巖體結(jié)構(gòu)面特征的優(yōu)勢組劃分方法。與傳統(tǒng)的優(yōu)勢組劃分方法相比，該法不僅可以考慮到巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀信息對分組結(jié)果的影響，還可以考慮到巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)特征以及分組指標(biāo)權(quán)重對分組結(jié)果的影響。同時，該法還能夠預(yù)測出每組結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)，有效的降低了塊體穩(wěn)定性分析結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)選取的難度。基于上述的研究成果，提出成果應(yīng)用的具體算法流程，并采用vC++軟件編程，實-IIl—萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)博士學(xué)位論文摘要現(xiàn)了巖體結(jié)構(gòu)面特征的等級劃分、巖體

7、結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)的預(yù)測、巖體非貫通結(jié)構(gòu)面的識別、巖體非貫通結(jié)構(gòu)面的判定和基于巖體結(jié)構(gòu)面特征的優(yōu)勢組劃分5個功能，為真實表征結(jié)構(gòu)面的空間分布奠定了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：巖體結(jié)構(gòu)面特征；層次分析法；巖體非貫通結(jié)構(gòu)面；巖橋貫通準(zhǔn)則；可變模糊集：巖體結(jié)構(gòu)面優(yōu)勢組劃分．Ⅳ一萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)博士學(xué)位論文AbstracttheCharacterofStrucaaalPlanesinRockMassAbs仃actThe3Dnetworksimulationofstructuralplanesinrockmassisnoto