基于分形特征的节理岩体结构面网络模拟研究
  • 【摘要】

    岩体的结构模型对应岩体力学问题的定量化研究意义重大.随着计算机技术的迅猛发展,建立在统计学与概率论基础上的结构面网络模拟技术逐步成熟完善起来,并被引入到岩体结构面的研究中.通过Monte Carlo方法,编制程序生成预定概率分布形式的随机数序列,用这些随机数代替结构面的几何参数如倾向、倾角、间距及迹长等,形成研究区结构面网络图,从而克服露头及数量上的有限,对于了解岩体内部结构面的发育情况及岩体物理... 展开>>岩体的结构模型对应岩体力学问题的定量化研究意义重大.随着计算机技术的迅猛发展,建立在统计学与概率论基础上的结构面网络模拟技术逐步成熟完善起来,并被引入到岩体结构面的研究中.通过Monte Carlo方法,编制程序生成预定概率分布形式的随机数序列,用这些随机数代替结构面的几何参数如倾向、倾角、间距及迹长等,形成研究区结构面网络图,从而克服露头及数量上的有限,对于了解岩体内部结构面的发育情况及岩体物理力学情况均具有重要意义. 岩体结构面分布虽然有随机性、形态的多样性和空间组合的复杂性,但是具有统计意义上的自相似性,从而为分形几何的引入提供了条件.本文基于盒计维数概念,以MATLAB为工具编制了实用的计算程序,以锦屏一级水电站地下厂房为依托,运用盒计维数法计算了其结构面分布的分维值,验证了岩体结构面分布的分形特征. 结构面分布分形维数越大,反映结构面分布越复杂,相应地岩休质量就越差,因此岩体结构面分布分形维数可以作为岩体质量评价标准之一.本文在锦屏一级水电站地下厂房长期的野外调查工作基础上,运用Monte Carlo方法模拟生成了一系列尺度下的模拟岩体结构面网络,并分别计算求取其结构面分布分形维数,得到随着结构面尺度的增加,结构面分维数亦不断增加,存在最后收敛于某一数值的情况;同时借鉴岩体结构面分布的分形维与工程岩体分级结果的对应关系,可以得到可以代表实测围岩的尺度范围. 本文基于分形特征对节理岩体结构面网络模拟进行了研究,既丰富和发展了分形理论,同时也提高模拟岩体与实测岩体的宏观物理力学相似性、等效性,具有积极的参考意义. 收起<<

  • 【作者】

    朱文彬 

  • 【学科专业】

    地质工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    中国科学院研究生院

  • 【导师姓名】

    伍法权

  • 【学位年度】

    2010

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    节理岩体结构面%网络模拟%分形理论%蒙特卡洛方法%锦屏一级水电站地下厂房