近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級與評價研究

第1章 概論

1．1 引言

1．2 課題來源與研究意義

1．3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1．3．1 地下洞室圍巖質(zhì)量分級方法

1．3．2 壩基巖體質(zhì)量分級方法

1．3．3 巖體質(zhì)量智能分級方法

1．3．4 巖體質(zhì)量分級方法存在的問題與發(fā)展趨勢

1．4 主要研究內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)路線

1．5 本課題研究的主要創(chuàng)新點(diǎn)

1．6 研究成果的工程應(yīng)用情況與推廣前景分析

1．6．1 研究成果在某大型水利樞紐工程中的應(yīng)用情況

1．6．2 研究成果推廣應(yīng)用前景分析

1．7 小結(jié)

第2章 層狀巖體結(jié)構(gòu)類型劃分方案及其工程應(yīng)用

2．1 引言

2．2 層狀巖體結(jié)構(gòu)類型劃分現(xiàn)狀

2．3 層狀巖體結(jié)構(gòu)類型劃分方案（標(biāo)準(zhǔn)）

2．4 層狀巖體結(jié)構(gòu)類型劃分方案及其工程應(yīng)用

2．4．1 地層巖性

2．4．2 地質(zhì)構(gòu)造與結(jié)構(gòu)面特征

2．4．3 層狀巖體結(jié)構(gòu)面間距統(tǒng)計情況

2．4．4 層狀巖體結(jié)構(gòu)類型劃分方案

2．5 小結(jié)

第3章 近水平層狀巖體結(jié)構(gòu)特征對巖體質(zhì)量分級的影響

3．1 引言

3．2 層狀巖體結(jié)構(gòu)對巖體質(zhì)量分級指標(biāo)的影響

3．3 層狀巖體中的各向異性問題

3．3．1 層狀巖體強(qiáng)度的各向異性特征

3．3．2 層狀巖體變形的各向異性特征

3．4 層狀巖體中的層間剪切帶問題

3．5 壩址區(qū)層狀巖體結(jié)構(gòu)發(fā)育特征

3．5．1 地層巖性特征

3．5．2 相變與層間剪切帶問題

3．5．3 節(jié)理裂隙與地下水發(fā)育規(guī)律

3．5．4 各向異性或橫觀各向同性問題

3．6 近水平層狀巖體質(zhì)量分級的幾個問題

3．7 小結(jié)

第4章 含層間剪切帶的層狀復(fù)合巖體失穩(wěn)機(jī)制研究

4．1 引言

4．2 層問剪切帶對層狀復(fù)合巖體穩(wěn)定性影響的作用機(jī)制

4．2．1 含層間剪切帶的層狀復(fù)合巖體系統(tǒng)力學(xué)模型

4．2．2 層間剪切帶對層狀復(fù)合巖體系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響分析

4．3 含層間剪切帶的層狀復(fù)合巖體失穩(wěn)突變理論模型

4．4 層間剪切帶引起層狀復(fù)合巖體變形破壞的演化過程

4．5 小結(jié)

第5章 含層間剪切帶的層狀復(fù)合巖體質(zhì)量分級研究

5．1 引言

5．2 壩址區(qū)層間剪切帶發(fā)育特征

5．2．1 壩址區(qū)層間剪切帶的勘察方法與空間分布規(guī)律

5．2．2 壩址區(qū)層間剪切帶的抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值

5．3 含層間剪切帶的層狀巖體質(zhì)量分級評價方法

5．3．1 有關(guān)巖體質(zhì)量分級方法對層間剪切帶的考慮

5．3．2 含層間剪切帶的層狀復(fù)合巖體質(zhì)量分級評價指標(biāo)

5．3．3 含層間剪切帶的層狀復(fù)合巖體質(zhì)量分級評價方法

5．4 層狀復(fù)合巖體質(zhì)量分級修正BQ法的有效性驗(yàn)證

5．4．1 工程地質(zhì)條件

5．4．2 考慮層間剪切帶影響的層狀巖體質(zhì)量分級結(jié)果

5．4．3 修正的BQ法與其他分級方法的比較

5．5 小結(jié)

第6章 近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量初步分級研究

6．1 引言

6．2 巖體質(zhì)量分級基本方法

6．2．1 南非地質(zhì)力學(xué)RMR分級法

6．2．2 巖體質(zhì)量指標(biāo)Q系統(tǒng)分級法

6．2．3 《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》BQ分級法

6．2．4 《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》HC分級法

6．3 巖體質(zhì)量分級考慮因素

6．3．1 分級因素的選取原則

6．3．2 分級指標(biāo)的定性描述與定量劃分

6．3．3 分級指標(biāo)權(quán)重的分配

6．4 壩基巖體質(zhì)量分級初步研究

6．4．1 壩址區(qū)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造特征

6．4．2 壩基巖體結(jié)構(gòu)分類

6．4．3 壩基巖體質(zhì)量分級因素與指標(biāo)

6．4．4 壩基巖體質(zhì)量分級初步結(jié)果

6．5 地下洞室圍巖質(zhì)量分級初步研究

6．5．1 洞室圍巖質(zhì)量分級方法

6．5．2 洞室圍巖質(zhì)量分級指標(biāo)

6．5．3 洞室圍巖質(zhì)量初步分級的幾種方案

6．5．4 主要建筑物洞室圍巖質(zhì)量初步分級結(jié)果與評價

6．5．5 四種巖體質(zhì)量分級方法之間的相關(guān)性分析

6．6 小結(jié)

第7章 改進(jìn)的距離判別-層次分析法及其在復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級中的應(yīng)用

7．1 引言

7．2 距離判別法基本原理

7．2．1 馬氏距離判別法

7．2．2 判別準(zhǔn)則的有效性評價

7．3 距離判別法存在的不足及其改進(jìn)

7．3．1 基于主成分分析的加權(quán)距離判別法

7．3．2 基于層次分析法的加權(quán)距離判別法

7．4 基于改進(jìn)的距離判別-層次分析法的巖體質(zhì)量分級

7．4．1 巖體質(zhì)量分級指標(biāo)的選擇與級別劃分的確定

7．4．2 改進(jìn)的距離判別-層次分析法的巖體質(zhì)量分級步驟

7．4．3 改進(jìn)的距離判別-層次分析法巖體質(zhì)量分級模型

7．4．4 改進(jìn)的距離判別-層次分析法模型的有效性檢驗(yàn)

7．5 改進(jìn)的距離判別-層次分析法在近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級中的應(yīng)用

7．5．1 近水平層狀巖體質(zhì)量分級指標(biāo)體系

7．5．2 近水平層狀巖體質(zhì)量等級劃分

7．5．3 基于改進(jìn)的層次分析的指標(biāo)體系權(quán)重確定

7．5．4 層狀巖體質(zhì)量分級的改進(jìn)的距離判別一層次分析法模型及檢驗(yàn)

7．6 小結(jié)

第8章 近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級評價體系與工程實(shí)踐

8．1 引言

8．1．1 層狀巖體質(zhì)量分級的影響因素

8．1．2 層狀巖體質(zhì)量分級的主要原則

8．2 近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級體系

8．2．1 近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級指標(biāo)體系

8．2．2 近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級方法體系

8．3 基于層狀巖體質(zhì)量分級方法的巖體力學(xué)參數(shù)與支護(hù)措施

8．4 近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級的工程實(shí)踐

8．4．1 壩基巖體質(zhì)量分級

8．4．2 洞室圍巖質(zhì)量分級

8．4．3 巖體力學(xué)參數(shù)建議值與支護(hù)措施

8．5 小結(jié)

第9章 結(jié)論與建議

9．1 結(jié)論

9．2 建議

參考文獻(xiàn) 2100433B

《近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級與評價研究》立足層狀巖體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在全面調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，從層狀巖體結(jié)構(gòu)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)、層狀巖體結(jié)構(gòu)特征對巖體質(zhì)量分級的影響、層間剪切帶對復(fù)合巖體穩(wěn)定性影響機(jī)制、含層間剪切帶的巖體質(zhì)量分級方法、巖體質(zhì)量分級智能預(yù)測方法等方面對近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級與評價問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。結(jié)合黃河中游地區(qū)某大型水利樞紐工程地質(zhì)條件，建立了適用于近水平層狀巖體的質(zhì)量分級指標(biāo)體系和評價方法體系，并利用該體系完成了壩基巖體、地下洞室圍巖質(zhì)量分級的工程實(shí)踐。《近水平復(fù)雜層狀巖體質(zhì)量分級與評價研究》研究成果豐富和完善了巖體質(zhì)量分級理論方法與實(shí)踐體系，可為層狀巖體地區(qū)相關(guān)工程設(shè)計優(yōu)化與施工安全提供參考依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。

它將工程地質(zhì)評價和巖體工程地質(zhì)特性參數(shù)，以及巖體工程設(shè)計定量地聯(lián)系起來，使工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得以定量表述。因此，它是工程地質(zhì)評價定量化的重要發(fā)展。國際上應(yīng)用較廣的有3類：巖石結(jié)構(gòu)評價RSR系統(tǒng)、巖體地質(zhì)力學(xué)評價RMS系統(tǒng)及巖體質(zhì)量Q系統(tǒng)。在中國，有楊子文提出的巖體質(zhì)量指標(biāo)，谷德振、黃鼎成提出的巖體質(zhì)量分級等多種方案。巖石結(jié)構(gòu)評價RSR系統(tǒng)。巖體質(zhì)量的表述式為RSR＝A＋B＋C式中A代表一般地質(zhì)狀態(tài)、巖石類型、巖石堅硬程度及地質(zhì)構(gòu)造擾動程度的參數(shù)；B代表節(jié)理狀態(tài)、密集程度和走向與洞軸關(guān)系的參數(shù)；C代表地下水涌水量及節(jié)理狀態(tài)的參數(shù)。巖石地質(zhì)力學(xué)評價RMS系統(tǒng)。根據(jù)巖石強(qiáng)度、巖心獲得率、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)、地下水涌水量等分級，并考慮節(jié)理和隧洞的相對關(guān)系，進(jìn)行分?jǐn)?shù)校正。巖體質(zhì)量Q系統(tǒng)。巖體質(zhì)量Q值表述式為式中RQD為長于10厘米的巖心獲得率；Jn為節(jié)理組數(shù)；Jr為節(jié)理面粗糙度；Ja為節(jié)理蝕變程度；Jw為裂隙水的影響；SRF為地應(yīng)力的影響。楊子文認(rèn)為巖體的工程性質(zhì)，主要受巖體的完整程度、巖塊的質(zhì)量、風(fēng)化程度和水的作用等4方面因素的影響。巖體性質(zhì)的變化，必然要表現(xiàn)為這4個因素指標(biāo)的變化。他提出的巖體質(zhì)量表達(dá)式為M=ISKYKR　或　式中M為巖體質(zhì)量指標(biāo)；I為巖體完整性系數(shù)，，其中Vp為巖體彈性波縱波速度，V0為巖塊彈性波縱波速度，S為巖石質(zhì)量系數(shù)，，其中RD、ED分別為欲測巖塊的單軸干抗壓強(qiáng)度和干巖塊的彈性模量，RS為軟弱巖塊抗壓強(qiáng)度的上限，取300千克／平方厘米，ES代表軟弱巖塊彈性模量的上限，取6.6×104千克／平方厘米；KY為巖石風(fēng)化系數(shù)，，其中RC為新鮮巖塊的干抗壓強(qiáng)度；KR為巖石軟化系數(shù)，，其中RW為欲測巖塊的飽和抗壓強(qiáng)度。根據(jù)I、S、KY、KR4個參數(shù)可以計算出巖體質(zhì)量M。M值愈大，巖體質(zhì)量愈好。按照M值的大小，將巖體分為5類：M＞3，好巖體；1～3，較好巖體；0.12～1.0，中等巖體；0.01～0.12，較壞巖體；＜0.01，壞巖體。在以上各種巖體質(zhì)量評價方法中，均考慮了巖體的完整性、節(jié)理狀態(tài)和巖石特性等因素，相互之間有一定的可比性。目前，巖體質(zhì)量評價方法還在研究和發(fā)展中，采用模糊數(shù)學(xué)或灰色評判是進(jìn)一步研究的方向。 2100433B

工程巖體質(zhì)量評價是用半定量指標(biāo)巖體質(zhì)量系數(shù)（z)）評定巖體質(zhì)量優(yōu)劣，為工程設(shè)計提供依據(jù)的工作。

學(xué)科：工程地質(zhì)學(xué)

詞目：工程巖體質(zhì)量評價

英文：rock mass quality evaluation in engineering

釋文：工程巖體質(zhì)量指標(biāo)包含三個因素：巖體的完整性、結(jié)構(gòu)面的抗剪特性、結(jié)構(gòu)體或巖塊的堅強(qiáng)性。巖體的完整性，是指巖體的開裂程度或破碎程度，即結(jié)構(gòu)面在巖體中存在的情況，用完整性系數(shù)來表示。結(jié)構(gòu)面的抗剪特性用抗剪強(qiáng)度或摩擦系數(shù)表征。巖塊的堅強(qiáng)性是指巖塊對變形的抵抗能力，以巖石的單軸抗壓強(qiáng)度Rc表示,堅強(qiáng)系數(shù)為s，以Rc/100表示。 2100433B

結(jié)構(gòu)-地基動力相互作用求解是核電結(jié)構(gòu)、大壩、橋梁以及高層建筑等抗震安全評價的重要內(nèi)容。復(fù)雜地基對基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)的動力特性有十分重要的影響，尤其當(dāng)?shù)鼗哂蟹蔷|(zhì)特性和各向異性特性時，相關(guān)研究依然存在著大量亟需解決的問題，其對結(jié)構(gòu)-地基動力相互作用的影響機(jī)理也有待于進(jìn)一步的研究。本項(xiàng)目基于對復(fù)雜層狀地基波動方程的積分變換，結(jié)合對偶方程和精細(xì)積分算法的應(yīng)用，深入研究結(jié)構(gòu)與復(fù)雜地基相互作用問題。主要研究內(nèi)容包括：給出復(fù)雜層狀地基自由場位移和應(yīng)力動力響應(yīng)的嚴(yán)密解；建立結(jié)構(gòu)-復(fù)雜地基動力相互作用求解的高效率、高精度數(shù)值模型；在此基礎(chǔ)上研究復(fù)雜地基非均質(zhì)特性和各向異性特性對結(jié)構(gòu)-地基相互作用的影響機(jī)制。本項(xiàng)研究對于復(fù)雜層狀地基上結(jié)構(gòu)設(shè)計和抗震安全評價有重要的科學(xué)意義和研究價值。