岩体质量评价范文

岩体质量评价范文（精选7篇）

岩体质量评价 第1篇

一、传统分类法

早期的岩体质量评价方法主要有前苏联的普氏 (1906) 系数f, 它主要依据小尺寸岩块的单轴抗压强度, 评价不太客观。笛尔 (Deer) 于1964年提出按岩石质量指标分类, 采用修正的岩芯采取率 (RQD) 划分岩体的质量等级。该分类方法在一些国家得到了广泛的应用, 但它没有反映出充填物的影响、节理的方位等, 故在一些比较完善的分类体系中, 它仅作为其中一个参数。

挪威岩土工程研究所巴顿 (Barton) 等人于1974年提出了Q系统法, 用RQD、节理粗糙系数, 节理组数、节理蚀变系数等6项参数计算岩体质量评价指标Q值。该方法把定性分析和定量评价相结合, 比较全面地考虑了相关的地质因素, 应用较为广泛, 尤其适用于软弱岩层地质岩体质量评价。比尼奥斯基采用包含节理的状态和产状、RQD、地下水等5项因素对岩体进行评分, 称为RMR, 目前在岩体分类研究领域内影响较大。但是, 它没有考虑工程位置的地应力因素, 在高地应力地区, 地应力对围岩稳定的影响十分显著, 此类方法便难以使用。

1985年, 洛马纳 (Romana) 将RMR与边坡破坏模式及边坡节理产状相结合, 提出了SMR分类体系, 它是目前处理边坡岩体分类中较为系统的一种方法。周创兵等通过对白水峪边坡的自然历史分析和稳定性计算, 讨论了运用SMR系统进行边坡岩体分类的改进。中国水利水电工程边坡登记小组以SMR体系为基础, 结合大量工程实际, 提出了CSMR体系, 根据CSMR评分可以半定量地评价边坡稳定性和岩体质量, 取得了很好的效果。

除了上述分类体系之外, 我国制定了《水利水电工程地质勘查规范》, 提出了以岩石强度、结构面的发育程度等作为岩体分级的主要特征因素, 在坝基岩体地质分类中应用也很广泛。

二、智能化分类方法

通常情况下, 岩体质量评价标准及分类方法具有模糊性和不确定性。近年来, 随着模糊数学、专家系统、神经网络、遗传算法等学科的发展, 为岩体质量分类体系研究开辟了另一种途径。

1. 岩体质量评价及分类的模糊数学方法。

模糊数学是从数学上定量研究模糊现象的科学, 用模糊数学方法对岩体进行质量评价和分类, 可把本来模糊的、主观性很大的模糊问题转变为数学上的定量研究, 从而取得更好的实际效果。最早把模糊综合评判系统引入岩石工程分类领域的是我国学者陶振宇和王靖涛, 他们在Q系统分类基础上, 提出了考虑岩体力学参数不确定性的岩石分类方法。孙建国建立地下工程围岩分类模糊逻辑推理系统并对围岩类别进行模糊逻辑推理运算, 获得与实际情况相一致的围岩类别的判定, 在地下工程中应用是可行的。陈守煜以工程模糊集理论为基础, 基于相对差异函数建立了模糊可变集合工程方法, 并考虑模型参数指标权向量的可变性, 对围岩稳定性进行评价。但以上方法中隶属函数和权重通常是根据经验或模糊统计法确定, 含有一定的人为主观因素。

2. 神经网络分类法。

神经网络分类法以实例作为学习样本, 模仿生物神经系统的结构和功能来评定岩体的质量类别, 具有较为广阔的应用前景。魏一鸣、赵红亮、王彪等分别建立了神经网络模型, 并结合工程实际对岩体质量进行评定和分级, 在工程应用中效果良好。

神经网络分类法输入条件宽松, 但其算法迭代次数较多, 收敛速度较慢, 在实际工程中, 怎样选取有代表性的数据组, 保证收敛速度, 仍有待于进一步研究和解决。

3. 可拓评判方法。

可拓评判方法是从定性和定量的角度解决矛盾的问题。把可拓学理论应用于岩体质量评价, 可以将各个评价指标转化为一种相容的问题, 通过建立物元模型, 得出与现场实际相符合的结论。胡宝清给出了同征物元体的概念, 首次将可拓评价方法应用于围岩稳定性分类中, 评价结果较为合理。贾超在可拓集合论和物元理论的基础上, 建立了评价洞室围岩质量的物元模型, 评价结果切合实际, 但在关联度与岩体参数指标选取的关系方面尚待进一步完善。原国红把可拓理论和隶属度概念相结合, 在不同的分类方法中选取最适合的评价指标, 较好地解决了实际工程问题。康志强采用层次分析法确定各因素的权重, 建立了评价洞室岩体质量的物元模型, 并利用该模型评价了水布垭水电站地下厂房的围岩岩体质量, 评价结果符合工程实际, 具有较好的适用性。

4. 其他智能化方法。

除了上述智能化方法之外, 在岩体质量评价和分类中应用较广还有灰色聚类法、专家系统法、分形描述等, 这些方法都各具特色, 值得研究、应用和推广。

三、结论

1. 目前岩体质量评价体系繁多, 使用时应根据具体工程问题, 选择适用的分类体系, 并根据工程地质条件进行相应的修正。

2. 智能化方法相继应用于岩体分类中, 这些方法可综合考虑各相关影响因素, 在工程中取得不错的效果。

但岩体质量分级应该以简单和使用方便为基本原则, 故如何寻求一种既简单又适用的分类系统, 需要广大科研工作者进一步研究和改进。

3. 随着岩体勘查技术的进步, 使得岩体更详细的分级成为可能。

岩体质量评价 第2篇

地下水封石洞油库是以固态的岩石和赋存于岩层中的地下水共同组成的一个封闭的压力容器[1]。根据国内外已建或在建的60多座地下水封石洞油库统计分析[2,3]发现, 地下水封石洞油库预选场址大都在花岗岩、片麻岩等坚固的弱透水性岩体中, 且洞室多为裸岩, 很少进行支护, 这就对围岩质量提出了较高的要求[4,5], 因此, 在地下水封洞库建设过程中, 地下洞库的岩体质量评价工作至关重要。地下水封石洞油库的预可行性研究勘察阶段的岩体质量评价为洞库选址服务, 该阶段以地质调查为主要手段, 并辅以适量的工程物探和钻探工作[6]。由于预可行性研究阶段布置的钻孔数量往往较少, 如何利用有限的钻孔对库址区地下深部岩体质量进行评价成为该阶段勘察的难点, 而测试点位和测试方法的选取对评价结果的可靠性具有重要影响。

某拟建地下水封石油油库预可行性研究勘察中, 在地质构造点和不同期岩体接触界线处布置了2个钻孔, 采用钻孔电视和声波测试对地下深部岩体进行了综合测试, 在分析测试数据和现有的岩体质量分级方法的基础上对钻孔深部岩体质量进行了初步评价。

1 工程概况

某拟建地下水封石洞油库位于山东省烟台市, 该地区所在位置的大地构造单元属于华北地台鲁东地盾胶北隆起区, 区内褶皱及断裂构造较发育。本区基底以元古代地层为主, 岩浆活动强烈, 以发育元古代酸性花岗岩为特征。拟建库址区出露地层主要为新生界第四系及大面积的侵入岩, 包括吕梁期、震旦期、燕山早期的侵入岩类。

拟建洞库初步设计总库容300万米3, 主要用于原油存储, 主洞室均按E-W向平行设置, 洞罐区分成3组, 每组3个洞室。拟建库址区共布设9条地震勘探剖面线, 勘探线总长13.2km, 勘探深度按自然深度计为300m;布设钻孔2个, 孔深分别为180.7m和180.3m, 并在孔内进行了钻孔电视测试和声波测试。

2 测试方法及原理

2.1 测试方法和基本原理

由于钻探取芯技术存在取芯率不足、取芯质量无法保证、岩芯受人为或机械扰动大以及无法准确获取岩石构造或裂隙的原始产状等缺点[7], 在工程勘探中, 常采用钻孔电视测试作为补充勘测手段。钻孔电视测试技术具有测试速度快、精度高、随测即显等优点[8], 并能获取大量精确的地质信息, 已被广泛应用于水文地质调查、矿产勘探及工程检测等领域[9]。考虑到洞库深部岩体结构的复杂性及单一方法的局限性, 该项目勘察中还进行了声波测试, 两种方法的测试结果互相参照和相互验证, 以对地下深部岩体质量进行综合分析评价。

(1) 钻孔电视测试原理

钻孔电视的基本原理[10,11]是把一自带光源的防水摄像探头放入地下钻孔中, 摄像头旋转一周采集到环状的孔壁图像, 探头在钻孔内连续行进, 便可拍摄到一系列的图像环。计算机将这些图像环按深度顺序拼接后即可得到钻孔孔壁的连续图像, 即数字岩芯照片, 并可将采集到的图像环按北东南西的方向顺序展开, 得到具有空间定位的柱状展开图, 用于岩性识别、节理产状量测等后期的分析处理工作。

(2) 声波测试原理

单孔声波测试[12,13]实质上为一种声速测井, 其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论上, 它是通过放置在测井中的发射探头和接收探头来记录声波从发射探头经岩体传播至接收探头的差值。岩体单孔声波测试常采用单发双收的方式, 即两个固定间距的径向振动检波器的上方是能够产生波动的激发换能器 (激振器) 。波速测试时, 位于激振器之下的两个检波器先后拾取到上方传播下来的波动, 利用上下两个检波器记录到的波动的时差和两个检波器之间的距离即可计算出两个检波器之间孔壁岩土体的波速。声波测试时一般采用从下往上测, 通过连续记录钻孔剖面不同深度处的时差便可得到钻孔不同深度位置上的岩体波速。

2.2 测试孔位的选取

通过前期地质测绘和浅层地震勘探等手段, 初步查明了拟建库址区岩性、节理及构造发育以及岩体的完整性情况, 但受浅层地震勘探线网格较稀疏的影响, 勘探结果不够精细, 因此, 还需在场区布设一定数量的钻孔以便直观地验证和分析地下深部岩体的质量。由于地下水封洞库预可行性研究阶段勘察的钻孔数量非常有限, 钻孔孔位的选取就显得尤为重要, 本工程的钻孔孔位的选取主要考虑以下3个因素:

(1) 钻孔孔位首选场区有代表性的岩性点, 能控制场区的主要地层, 同时, 前期勘探工作中有疑虑的地质构造异常带也是布设钻孔的最佳孔位;

(2) 因钻孔设计深度一般较深, 常需采用大型钻机, 因此, 钻孔孔位优选便于钻机进出的相对平整的场地;

(3) 花岗岩钻进过程中需要用水, 钻进结束后也需洗孔, 因此, 钻孔孔位还应考虑附近是否有充足的水源。

前期地表测绘和高密度电法成果显示, 场区主要地质异常构造为4条断层破碎带和1条风化异常带, 其主要属性如表1所示。分析表1, 可能对拟建库址区深部岩体有较大影响的构造为F1断层破碎带和Y1风化异常带。综合考虑钻孔孔位选取的以上三个参考因素, 在F1断层破碎带和Y1风化异常带布置了2个钻孔 (ZK01和ZK02) , 其平面位置如图1所示, 以探查F1断层破碎带和Y1风化异常带对拟选库址区岩体质量的影响程度。钻探结束后, 在孔内进行了钻孔电视测试和声波测试。

3 测试结果及分析

3.1 钻孔电视测试结果

ZK01钻孔和ZK02钻孔孔深分别为180.7m和180.3m, 其中ZK02钻孔从孔口以下15.0m为钢质套管, 且2个钻孔的底部均被岩粉沉淀堵塞, ZK01钻孔和ZK02钻孔的有效测深分别为178m和161m。限于篇幅, 仅展示ZK01钻孔孔深134.0m至136.0m段孔壁的钻孔电视数据解译步骤 (见图2) , 钻孔其余段孔壁测试数据的解译过程不再赘述, 仅给出最终的统计成果。经解译统计, ZK01钻孔发育节理618条, ZK02钻孔发育节理271条。

(1) 节理走向统计

ZK01钻孔优势节理主要有2组, 即NWW走向 (270°~290°) 、NNW走向 (330°~350°) , 如图3 (a) 所示。节理的倾角主要为50°~70°;ZK02钻孔优势节理主要有3组, 即NE走向 (60°~80°) 、NWW走向 (280°~290°) 及NNW走向 (330°~350°) , 如图3 (b) 所示。节理面多光滑平直, 结合较好, 以压扭性结构面为主。

(134.0~136.0m段孔壁)

(2) 节理倾角统计

ZK01钻孔节理的倾角主要为50°~70°, ZK02钻孔节理的倾角主要有两组, 即50°~80°和20°~40°, 统计结果如图4所示。

(3) 节理线密度统计

ZK01钻孔和ZK02钻孔的节理线密度统计结果如图5所示。

根据钻孔电视测试解译成果和数字岩心照片分析, ZK01钻孔岩体主要受构造节理及F1断裂构造影响, 局部节理裂隙较发育, 但多数节理裂隙呈闭合状态, 结合较好;ZK02钻孔岩体主要受构造节理及岩脉侵入接触蚀变带影响, 局部受岩脉侵入接触蚀变影响, 附近围岩岩体强度较低, 呈较破碎—破碎状态。由钻孔节理产状的统计结果推测可知, 场区可用岩体深部优势结构面可能主要为两组, 即NE走向和NW走向, 倾角较陡。

3.2 声波测试结果

岩体完整性系数 (Kv) 是反映岩体完整程度的定量指标, 其值可通过声波测试进行实测。岩体完整性系数 (Kv) 与定性划分的岩体完整程度的对应关系可按表2确定。

通过测试钻孔不同深度处岩体的波速值, 计算得到岩体不同深度处的岩体完整性系数Kv, 并按照表2的对应关系对岩体完整程度进行划分, 其统计结果见表3。

4 岩体质量初步评价

4.1 岩体质量评价方法

目前, 常用的岩体质量评价方法有RQD分级体系[14]、RSR分级体系[15]、RMR分类法[16]、Q系统法[17]、GSI分类法[18]和国标BQ分级法[19]等。由于地下水封洞库岩体多选择质量较好的花岗岩或片麻岩, 采用常用分级方法 (RMR分类法、Q分类法和BQ分级法) 评价结果90%以上的岩体质量为Ⅱ级及Ⅱ级以上, 且仅能划分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个等级, 分级较为粗糙, 难以将地下水封洞库岩体质量等级明显区分。季惠彬等人[20]在Q分类法的基础上, 吸收了RMR分类法、BQ分级法的部分优点, 建立了适用于地下水封洞库的岩体质量分级体系 (UWCQ) , 该体系综合考虑了岩石完整性、结构面特征、地下水、地应力、介质压力等影响洞库长期稳定的因素, 评价指标相互较为独立, 参数信息容易获取。

UWCQ岩体质量分级体系计算公式为:

式中:RQD为岩体质量指标;Jd为节理分布情况系数 (节理组数和密度) ;Jr为节理面粗糙度系数;J0为优势节理产状与洞室轴线关系系数;Jw为裂隙水出露情况影响系数;SRF为地应力影响折减系数;p为储存压力影响系数。

由于地质条件的复杂性, 如破碎带或软弱带, 以及钻探技术的局限性, 如机械扰动导致的低取芯率或取不出岩芯, 导致RQD值的确定失去准确性, 有时可能导致错误的评价结果。王川婴等人[21]提出了基于钻孔孔壁图像评价岩体完整性的新指标IRMI, 定义为全孔孔壁图像中岩体完整特征I与孔壁岩体长度 (即完整特征I与破碎特征F之和) 之比的百分数, 即:

式中:I为所有的相邻节理裂隙或结构面或破碎带边界之间大于10cm的完整岩体长度之和;F为所有的相邻节理裂隙之间小于10cm岩体长度或破碎带或结构面缝宽之总和。

钻孔电视弥补了钻孔取芯的不足, 可获取准确的全孔孔壁图像, 因此, 岩体完整性指标IRMI比RQD值更能准确反映岩体的完整特征。用岩体完整性指标IRMI代替式 (1) 中的RQD指标, 建立改进的UWCQ岩体质量分级体系 (见表4) , 即:

式中:IRMI为岩体完整性指标, 可通过钻孔电视测试数据根据 (2) 式求得;其他参数物理意义和取值与式 (1) 相同。

4.2 改进的UWCQ岩体质量分级结果

根据钻孔电视孔壁图像数据分析结果, ZK01钻孔和ZK02钻孔的RQD值和IRMI值如图6所示。由于IRMI值计算可弥补钻探技术的局限性, IRMI值通常较RQD值高, 能更真实地反映地下深部岩体的质量。

根据钻孔不同深度处节理发育密度、节理面粗糙度、优势节理产状与洞室轴线关系、裂隙水和地应力等情况, 参考文献[21]中表2-表7对式 (3) 各参数进行取值, 代入式 (3) 计算岩体质量[UWCQ]值, 统计结果如表5所示。由表5可知, ZK01钻孔岩体质量主要为Ⅱ-1级和Ⅱ-2级。其中, Ⅱ-1级和Ⅱ-2级岩体约占总测深的76.97%, Ⅰ级岩体约占总测深的20.21%, Ⅲ-1级和Ⅲ-2级岩体分别占总测深的1.16%和1.66%;ZK02钻孔岩体质量也主要为Ⅱ-1级和Ⅱ-2级, 局部脉岩蚀变带岩体质量较差, 为Ⅲ-1级和Ⅲ-2级。其中, Ⅱ-1级和Ⅱ-2级岩体约占总测深的75.17%, Ⅰ级岩体约占总测深的12.35%, Ⅲ-1级和Ⅲ-2级岩体分别占总测深的8.98%和3.50%。

4.3 改进的UWCQ分级与国标BQ分级结果对比

根据《工程岩体分级标准》 (GB 50218-94) , 岩体基本质量指标BQ计算公式为:

式中:Rc为饱和单轴抗压强度;Kv为岩体完整性指数。

(1) 当Rc>90Kv+30时, 应以Rc=90Kv+30和Kv代入 (4) 式计算BQ值;

(2) 当Kv>0.04Rc+0.4时, 应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入 (4) 式计算BQ值。

岩体基本质量指标修正值[BQ]可按下列公式 (5) 计算:

式中:K1为地下水影响修正系数;K2为主要软弱结构面产状影响修正系数;K3为初始应力状态修正系数。

根据该拟建洞库工程地质与水文地质条件以及与邻近在建的万华LPG地下储备库的类比分析, 修正系数K1取0.1, K2取0.3, K3取0.5, 代入式 (5) 得到修正后的BQ分级体系的岩体质量分级结果, 如表6所示。由表6可知, 修正后, ZK01钻孔岩体质量主要为Ⅱ级。其中, Ⅱ级岩体约占总测深的75.97%, Ⅰ级岩体约占总测深的11.71%, Ⅲ级岩体约占总测深的12.32%;ZK02钻孔岩体质量也主要为Ⅱ级, 局部岩脉蚀变带岩体质量较差, 为Ⅲ级和Ⅳ级。其中, Ⅱ级岩体约占总测深的70.01%, Ⅰ级岩体约占总测深的8.71%, Ⅲ级岩体约占总测深的15.06%, Ⅳ级岩体约占总测深的6.22%。

对比表5和表6可知, 改进的UWCQ分级结果较BQ分级结果更为精细, 该分级结果可为洞库选址和后续设计提供科学依据。

5 结论

(1) 某拟建地下水封洞库选址勘察以地表调查为主, 辅以物探和钻探手段, 并在有限的钻孔内进行了大量的原位测试分析, 钻孔电视和声波测试作为定量或准定量的测试手段, 可为岩体质量评价提供可靠的基础数据。

(2) 在分析现有的岩体质量分级体系的基础上, 结合钻孔电视测试技术, 建立了改进的UWCQ分级体系, 该体系考虑的计算参数全面, 且容易获取, 分级结果较国标BQ分级更为精细。

岩体强度评价与滑坡预测关系的研究 第3篇

1 工程概况

小龙潭矿区位于云南省开远市北约15 km,其地貌为一北北东向的山间盆地,盆地南北长约7 km,东西宽约3 km,盆地北窄南宽,呈椭圆形。区内有公路和昆河铁路相通,北距省城昆明约380 km,南离国家级开放口岸河口约160 km,交通便利。

布沼坝露天矿年设计生产能力为480万t,经过多年的努力,目前年采煤量已达480万t,达到原设计的生产能力,露天采场坑底标高现已降至990.00 m。随着采剥工程的推进,到最终采坑时,露天采场坑底标高还将下降190 m,达800 m水平。

鉴于工程的重要性,根据布沼坝露天矿的岩石力学参数对各

岩石力学参数的重要性进行研究。

2 数值模拟

根据圣维南原理,数值模型为了减小边界对计算模型的影响,在有限元建模中对边坡采取左边扩展200 m,右边扩展300 m,两端约束的数值模型。本模型以布沼坝西北帮(6-6线)为原型建立,具体尺寸见图1(图中N3为褐煤,N1-2为黏土岩,T2g4为灰岩),模型划分为513个单元,3 799个节点来进行计算。以实际参数调整进行模拟(实际参数的100%,90%,80%,70%,60%),有关模型图见图2,图3。

2.1 模型在弹性模量改变情况下的变形规律

由图4可见,无论是x方向位移、y方向位移还是点的绝对位移均随着弹性模量的减小而呈递增的趋势,且随着弹性模量减小,位移增量在增大,即曲线的斜率变大。由此可以看出,弹性模量对边坡影响较大,是边坡变形的重要参数,可以预见当边坡的弹性模量增大到一定程度时,位移响应将会很小。所以在取用边坡的弹性模量时,应当尽量精准,这样才能更好的提高边坡稳定及滑坡预测的精度。一旦发现有较大假值和较小假值可取时,尽量在与真值增幅相同时,取较大值。

2.2 模型在比重改变情况下的变形规律

由图5可看出,随着比重的减小,边坡的x方向位移、y方向位移和绝对位移均呈减小趋势,并且随着比重的减小,边坡变形增量也在减小,即图中的斜率在减小,可见当比重减小到一定程度,只会对边坡变形产生很小影响,说明比重的影响是与其他参数有关,当参数取值合理,比重因素将对边坡无影响。即比重小的时候变形值变化较比重大的时候平缓,理想状态下,当比重减小到一定程度,各点位移值无变化。

2.3 模型在内摩擦角改变情况下的变形规律

计算同时得到三种材料在其他参数取值不变情况下,内摩擦角在18.8°～29.5°变化对边坡的位移几乎无影响的结论。

在粘聚力取值较大的情况下,岩体的内摩擦角对边坡的变形影响有限,即边坡岩体的内摩擦角对边坡位移的影响大小取决于粘聚力的取值,如果边坡岩体的粘聚力过大,内摩擦角对边坡的变形将难以体现出来,可以说明内摩擦角对边坡的影响取决于其他的参数,如弹性模量、比重等其他参数则独立对边坡的变形产生影响。在这里岩体的粘聚力特别是灰岩的粘聚力达到了0.3 MPa,内摩擦角对边坡变形的影响便无法体现,而如果将粘聚力值减小,则可以得到边坡的绝对位移随着内摩擦角的减小而增大这一结论。

2.4 模型在残余强度改变情况下的变形规律

边坡岩体的粘聚力对边坡变形是有影响的,但与岩体的其他参数存在很大关系,在岩体其他参数较大(较小)(没有界限,只能是经验确定,这只是定性分析)的情况下,残余剪强度对边坡的影响不大。在这里我们可以看到当其他参数一定时,残余剪强度影响会较小,但是当残余强度小到一定程度,对变形影响很大,也就是说,当残余剪强度较小时取值应尽量准确,否则对边坡变形预测影响很大,本文中当黏土岩和褐煤粘聚力小于0.01 MPa时,影响程度开始变大。

3 结语

本文运用有限元单元法,通过调整影响边坡岩体稳定性的几个参数取值,研究了各参数取值与边坡稳定性的内在关系,得到如下结论:1)在边坡岩体的几个基本物性参数中,弹性模量E、比重对边坡变形均有不同程度的影响,其中边坡位移随弹性模量的增大而减小,岩体比重对岩石边坡位移的影响是随着其减小而减小的。2)边坡岩体的粘聚力对边坡变形是有影响的,但与岩体的其他参数存在很大关系,在岩体其他参数较大(较小)的情况下,粘聚力对边坡的影响不大。3)边坡岩体的内摩擦角ϕ对边坡位移的影响大小取决于粘聚力的取值,如果边坡岩体的粘聚力过大,内摩擦角对边坡的变形将难以体现出来。通过以上结论可以知道在做岩石力学参数实验时,哪些参数应尽量精准,因为其对数值模型分析影响较大,有些参数在数据较小的情况下,再次精准已经没有意义,因为其对数值模型影响较小。

参考文献

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大型废矿危岩体稳定性评价研究 第4篇

随着矿产事业的不断发展,很多矿脉在大量采掘后趋于枯竭,这些矿址最后大多废弃,废矿的处置成为近年来采矿事业中研究的热点问题。由于在采掘的过程中机械切割,炸药爆破,产生大量陡直边坡,而这些受到扰动的边坡,其稳定性就成为废矿治理中最突出的问题。

废矿问题在我国由来已久。徐志英等[1]用静力有限单元法和动力有限单元法,考虑到尾矿材料的静力非线性和动力非线性;郭增涛等[2]分析了露天矿边坡滑动圆弧的稳定性;王飞跃[3]首次建立了尾矿坝稳定性的未确知综合评价模型;严涛[4]利用civilfem以首云铁矿和尚峪尾矿库东坝为研究对象,分析了坝体的稳定性。

2 工程概况

2.1 项目简介

江南水泥厂采石公司牛山头矿区1号宕口废弃矿山崩塌地质灾害点位于南京市栖霞区栖霞街道,地处栖霞山风景区东麓。矿山始建于二十世纪六七十年代,主要开采建筑用灰岩。由于城市建设、总体规划及环境保护的需要,2000年左右,当地政府对该矿区进行停采关闭。由于该矿山在开采时处于计划经济时期,没有制定合理的开发利用方案,导致矿区内形成了高陡的岩质边坡。边坡岩体中节理裂隙发育,多处可见危岩体,目前坡面节理较发育处已发生几处规模不等的崩塌,坡面内还存在很严重的崩塌隐患,对周边活动人员生命安全造成了较严重的威胁,需尽快对区内地质灾害进行治理。

2.2 工程地质简况

在工作区及其周边,主要分布泥盆系、石炭系、二叠系、侏罗系、第四系地层。经过详细的地质勘查,发现危岩区场地内存在6条断层,其中,F1断层距离坡面较远,不会对边坡的稳定性产生影响。F2断层走向与边坡走向大致相同,出露于边坡坡顶处。在降雨、风化等外界因素的共同作用下,容易引发局部的崩塌地质灾害。F3,F4断层的走向也与边坡走向大致相同,且倾角均近直立。F5,F6均为近直立平移断层,且两条断层均近垂直地与边坡面相交,F4,F6,坡面三者相交的区域岩体较破碎,目前已经发生了一处规模较小的崩塌。

2.3 工程地貌简况

在工作区内,边坡坡顶未受采石开挖扰动,保留着原有的地形地貌。坡顶山体原始坡度约为30°,且完全被植被所覆盖。坡顶最大高程为124.4 m,该最高点与现有采石坡面的最小水平距离约为72 m。

现有采石坡面最大高差约76 m,坡肩处的最大绝对高程为110 m,倾角55°~70°不等。坡面沿走向长约530 m,坡面内基岩裸露,只在节理裂隙较发育的岩体处长有零星植被。

坡脚以外的宕底区域,总体地形为东高西低,东侧废弃地较平整,高程40 m~50 m,场地西侧地形高低不平,高程20 m~43 m,杂草、灌木丛生,分布多处废弃采石堆和一处高约25 m的采残山丘,宕底低洼处积水成塘,水塘距离采石坡面坡脚的最小水平距离约为23 m。

3 危岩分布及形态特征

工作区边坡坡面最大高差为76 m,宽约530 m,坡度为55°~70°。边坡岩体总体为较完整~较破碎。拟治理的边坡面投影面积约为20 302.5 m2,坡面面积约为40 605 m2,根据现场调查的结果,共发现4处已崩塌点,15处尚未发生崩塌的危岩体,已崩塌点、潜在崩塌危岩体在边坡坡面内的分布见图1。

4 危岩体稳定性分析

4.1 定量分析

勘查区一共存在三类崩塌危岩体:倾倒式、滑移式和坠落式。在进行稳定性分析时,对于每种崩塌类型均分别选取一处有代表性的危岩体,依据相应的计算模型,对危岩体目前的稳定状态进行分析。

对于三种类型的崩塌危岩体,分别取具有代表性的危岩体进行稳定性计算,取4号,9号,11号危岩体来分别计算坠落式、滑移式、倾倒式崩塌危岩体的稳定性。

通过计算,依据DZ/T 0218—2006滑坡防治工程勘查规范中危岩体稳定程度等级划分表(见表1),评价危岩体的稳定状态,评价结果见表2。

4.2 数值模拟

根据治理工程的需要,本次勘查对危岩破坏后的运动情况采用Rockfall软件进行模拟,并确定了崩塌的最大影响范围。

根据测量得出的边坡地形图,沿边坡走向,每隔一段距离截取剖面,共截取8个计算剖面,将剖面的dxf文件导入Rockfall软件。由于边坡现场的实际情况十分复杂,在模拟计算时,取偏于保守的计算方法和参数(落石重量、阻尼系数等)来进行分析。表3中统计了各个剖面内落石的最大崩塌距离。

m

据Rockfall软件模拟结果可知,在现有边坡地形情况下,危岩体能够达到的最大崩塌距离为25.48 m。

5 落石试验

为了进一步确定勘查区危岩失稳后的最大崩塌距离,采用现场落石试验,来得出更加真实的结果。具体的落石试验结果见表4。

由于坡顶植被发育且坡面高陡,进行落石试验的难度和危险系数较高,因此在坡顶仅找到3处植被稀疏适合滚石下山的试验点。这3个点中包含了边坡的最高点,因此试验结果具有很高的参考价值。进行试验所用的石块均从坡顶就地获取,为了得到最大的崩塌距离,试验时尽量选择圆度较高、质地坚硬、体积较大的岩块作为崩塌源。

通过现场的落石试验,可以得出以下结论:

1)在落石从坡顶落入坡脚的过程中,基本呈滚落+跳落的运动形式,但由于边坡坡面线整体较平顺,落石在坡面垂直方向上的最大跃起高度基本不超过1 m。

2)由于边坡岩体质地坚硬、坡面高陡,当采用风化程度较高的落石进行试验时,发现岩石在未落至地面时已被撞碎,最后落至地面的岩块体积基本在几十立方厘米左右,且崩塌距离较小。

3)边坡坡脚地势低洼、植被较发育处,落石的崩塌距离会比地势较高且碎石堆积体裸露的坡脚处崩塌距离小很多。

4)通过坡顶3处落石试验,可得落石的最大崩塌距离约20 m。

6 结论和建议

通过前述分析,危岩体的稳定性在暴雨工况下呈欠稳定状态,安全储备不足,需要采取工程措施对其进行治理。根据实际情况,建议采用下列综合措施:

1)对于块体较小危岩,可采取人工清坡的方式清除,解除其失稳可能对坡下人员和设施的威胁;

2)对于规模较大者,如果采取清除的方式会造成大规模的开山,以及坡面植被大面积的损毁,建议采用局部锚杆锚固的方式进行支护;

3)对于因断层切割而形成的已崩塌区,岩体性质仍然较差,建议采用主动防护网进行支护;

4)在边坡坡脚一定宽度范围内应设置落石隔离带,在隔离带内种植植被,在隔离带外围设置钢丝网栅栏,并设立警示标志,防止附近居民及行人进入落石隔离带内造成生命、财产的损失;

5)在防治工程实施前以及工程实施后,制定专业监测方案和群防群测方案,组织相关人员加强对该边坡的监测,以达到防灾减灾的目的。同时制订预案,明确工程治理前、治理过程中以及治理工程运行后的相关防灾、减灾和受灾后的救灾工作。

摘要：分析了某废矿山体危岩分布状况,对危岩体的稳定性进行了定性及数值定量分析,并通过落石试验,验证了数值分析的可靠性,针对该危岩体在暴雨工况下呈欠稳定状态的问题,给出了相应的处置建议。

关键词：废矿,危岩体,稳定性,数值分析

参考文献

[1]徐志英,沈珠江.高尾矿坝的地震液化和稳定分析[J].岩土工程学报,1981,3(4):22-32.

[2]郭增涛,刘志斌.露天矿边坡圆弧滑面几种计算方法的分析研究[J].露天采矿,1986(2):40-43.

[3]王飞跃.基于不确定性理论的尾矿坝稳定性分析及综合评价研究[D].长沙:中南大学,2009.

应用灰色聚类法评价岩体危险性 第5篇

岩体稳定性是一个由众多因素确定的复杂体系,如何合理地把握这些因素,确定它们对岩体失稳发生过程的贡献,并且提出较为科学的评价方法,对分析岩体稳定性十分必要。岩体的稳定作用机制复杂,不可能罗列所有的有关因素指标,因此,可以认为岩体为灰色系统,对其按照灰色理论进行分类决策聚类[1]。

2 灰色聚类法的基本步骤

按聚类对象划分,灰色聚类可分为灰色关联聚类和灰色白化权函数聚类。灰色关联聚类主要用于同类因素的归并,以使复杂系统简化;灰色白化权函数聚类主要用于检查观测对象是否属于事先设定的不同类别[2]。因此,本文选用灰色白化权函数聚类法评价岩体危险性。设有n个聚类对象(不同岩体),m个聚类指标(评价因子),s个不同的灰类(危险性等级),灰色白化权函数聚类的基本步骤如下:

1)给出j指标k子类白化权函数f${}_j^k$(x)(j=1,2,…,m;k=1,2,…,s)。

2)确定各指标的聚类权ηj(j=1,2,…,m)。

3)从步骤1)和2)得出的白化权函数f${}_j^k$(x)、聚类权和对象i关于j的观测值Cij(i=1,2,…,n),从而计算出灰色聚类系数$\sigma {}_i^k={\displaystyle \sum _{j=1}^{m}f}{}_j^k(c{}_{ij})\cdot \eta {}_j。$

4)若max{σ${}_i^k$}=σ${}_i^{k{}^{*}}$,则断定对象i属于灰类k*。

3 岩体危险性评价灰色聚类法的数学模型

3.1 变灰色数为白化数

表1所指出的影响因子,其取值范围、数值大小各不相同,为了便于数据比较,要把这些灰色数变为白化数[3]。其方法为取最大值为100,其他数值都与最大值相比较而确定其值,数值以百分数表示,变化结果见表2。

对于地层岩性无法定量,只能按经验给出灾害发生的频率,其数值见表1。

3.2 建立灰类白化权函数

表2中的数值给出了表示变化分界点的数值,没有给出连续变化的数值。但在使用时,必须要用到界限点以外的数值,因此要把灰类白化数用函数图形表示出来,称作灰类白化权函数。在图形建立中,把灰类对象危险性大、危险性中、危险性小的类型划分用i表示,i=1,2,3。把影响因素用j表示,j=1,2,3,4,5,6。

3.3 标定聚类权重

标定聚类权重即是在判断危险性级别时,每一影响因素在判断该类类别时所占的权重,用符号ηkj 表示,其中k=1,2,3为危险性级别;j=1,2,3,4,5,6为影响因素。根据白化权函数,用下式计算取标定聚类权重。

$\eta {}_{kj}=\frac{\lambda {}_{kj}}{{\displaystyle \sum _{j=1}^6\lambda }{}_{kj}}$。

其中,λ为影响因素白化数的界限值,其中η11和η21计算如下:

$\begin{array}{l}\eta {}_{11}=\frac{100}{600}=0.167,\\ \eta {}_{21}=\frac{78.57}{78.57+66.67+66.67+81.25+66.67+62.5}=0.186。\end{array}$

把每一因素对岩体失稳的贡献值都进行计算,得出了聚类权重为一矩阵,其值为:

有了白化权函数和标定聚类权重矩阵,就等于建立了灰色类别的模型。应用该模型时,把测到的岩体的相关影响因素指标变为白化数,就可以根据权函数和聚类权重矩阵,计算岩体的危险类别。

4 应用实例

马家梁1号岩体斜坡位于响水河左岸,距西狭景区东门0+302 m～0+475 m,测得的基本数值及变化后的白化数值见表3。

根据白化数和权函数,计算每一因素白化数对危险性类别的贡献值矩阵,用f${}_j^k$表示:

用公式$\sigma {}_i^k={\displaystyle \sum _{j=1}^{m}f}{}_j^k(c{}_{ij})\cdot \eta {}_j$,计算聚类系数:

σ${}_i^k$=[0.79 0.41 0.23]。

从计算结果看出,该岩体属于危险性大、危险性中、危险性小的权重分别为0.79,0.41,0.23,其中属于危险性大的权重值0.79为最大值,可判断该岩体的危险性大,容易发生岩体失稳。

对于2号岩体位于响水河左岸,距西狭景区东门0+272 m～0+302 m及3号岩体位于响水河左岸,距西狭景区东门0+86 m～0+175 m,测量数及白化数值见表4。

按上述方法计算得[0.614,0.357,0.250],[0.738,0.379,0.289],结果说明两个岩体都属于危险性大的岩体。

5 结语

灰色聚类法是一种涉及多指标、多类别的综合评价方法,其信息利用度和精度都较高,而且计算简单,实用性强。从对岩体安全性的评价,体现了解决信息不完备系统[4]的优越性,可以得出较为准确、可靠的等级分类性,是较科学的数据处理方法。从评估结果的归类分析方面看,灰色聚类法分析结果与现场调查情况[5]基本一致,可见用这种方法是可行的,因此可以为地质灾害的预防和治理提供参考。

摘要：将岩体作为一个灰色系统,用灰色聚类法对其危险性进行了评价,计算出各聚类对象的聚类系数,最后按照最大隶属度原则确定聚类对象所属的类别,并以西峡马家梁危岩体为例,验证了应用灰色聚类法对岩体危险性评价的准确性和实用性。

关键词：灰色聚类法,危险性,聚类指标,聚类权,聚类系数

参考文献

[1]邓聚龙.灰色系统基本方法[M].武汉:华中科技大学出版社,2005.

[2]罗党.灰色决策问题分析方法[M].郑州:黄河水利出版社,2005.

[3]胡厚田.边坡地质灾害的预测预报[M].成都:西南交通大学出版社,2001.

[4]吴亚子.山区公路地质灾害危险性评估方法研究——以阿里地区巴尔兵站至札达公路改建工程为例[D].成都:成都理工大学,2005.

核电厂厂址岩体完整性评价方法探究 第6篇

关键词：核电厂,岩体完整性,强风化,波速,岩芯采取率,RQD

0 引言

福建福清核电厂岩土工程勘察和环境水文地质调查成果非常丰富, 本文仅对声波测试评价岩体的完整程度, 岩体风化程度划分方法及岩体风化分类标准, 速比和风化系数进行风化分类, 对岩体基本质量等级划分指标提供参数的依据的合理性选择进行探讨, 供同行参考。

1 工程概况

福建福清核电厂岩土工程勘察和环境水文地质调查。环境水文地质调查范围是以厂址为半径附近5km范围, 岩土工程勘察范围为厂址拟建场地。本次工作内容为福建福清核电厂可行性研究阶段岩土工程勘察[1]范围为厂址拟建场地。核电厂按6×1000MW压水堆机组总体规划图考虑勘察方案。现阶段总图方案厂坪标高为+11.00m (1985国家高程基准) , 核岛基础底面标高为+1.00m, 常规岛基础底面标高为-1.00m。

2 地理位置

福建福清核电厂厂址位于福清市三山镇西南前薛村的岐尾山前沿, 地理坐标为东经119°26′21.64″, 北纬25°26′25.20″。厂址地处突入兴化湾的岐尾山, 东、南、西三面环海, 东北与前薛村陆地连接。

3 核电厂厂址岩体完整性评价方法

3.1 岩体风化程度划分方法及岩体风化分类

《岩土工程勘察规范》[3] (GB50021-2001) 中岩石风化程度按五分法进行划分, 本工程将微风化与未风化岩石合并统称为微~未风化, 即全风化、强风化、中等风化、微~未风化。岩石风化程度的划分方法除按野外鉴别进行定性划分外, 还利用声波速度、标准贯入试验和岩石力学指标进行定量划分。

3.1.1 岩石风化程度的定性划分

据《岩土工程勘察规范》的风化程度分类依据, 从岩石结构破坏程度、矿物成分变化、节理裂隙发育程度、节理裂隙特征等进行定性划分 (见表1) 。

3.1.2 岩石风化程度的定量划分

据岩体声波测试的纵波速度[4]与钻孔[5]岩芯对比发现, 勘察场地内不同风化程度岩体对应不同的波速值, 将实测值进行统计分析、结合工程经验, 综合确定了不同风化程度岩体的纵波速度范围值, 作为风化程度划分的量化依据之一;据《岩土工程勘察规范》附录A的波速比 (风化岩石与新鲜岩石纵波速度之比) 和风化系数 (风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比) 等指标评价方法进行划分 (见表2) 。

本次勘察所获得的声波测试资料, 在剔除因试验误差引起的特别异常数值后, 进行分析统计后取得平均值 (建议值) , 场地内各种风化程度岩体特征如下:

全风化岩体:原岩矿物基本风化为土状, 残留部分原岩结构强度, 局部可见少量石英颗粒, 标准贯入试验锤击数在对个别异常值剔除后, 其值为32~50击。

强风化岩体:原岩矿物大部分发生变化, 长石蚀变为高岭土, 节理裂隙极为发育, 结构大部分破坏;岩体呈散体状或碎裂状结构, 极破碎。岩体声波速度实测范围值为1696~3495m/s, 平均值2635 m/s, 标准贯入试验锤击数均大于50击。

中等风化岩体:原岩矿物局部发生变化, 节理裂隙较发育, 节理面见少量蚀变矿物, 结构部分破坏;岩体声波速度实测范围值为3249~5012m/s, 平均值4150 m/s, 岩体呈块状结构, 较破碎~较完整。

微~未风化岩体:原岩矿物基本未发生变化, 局部发育节理裂隙, 节理面稍有变色, 结构基本未破坏;岩体声波速度实测范围值为5100~5826m/s, 平均值5411 m/s, 岩体呈块状结构, 岩体完整。

计算波速比时, 因未测到新鲜岩石的声波速度, 新鲜岩石纵波速度是利用微~未风化饱和岩石声波测试数据的平均值。

计算风化系数时新鲜黑云母花岗岩饱和单轴抗压强度按125MPa考虑。各种风化程度定量划分参数取值见表3。

注:新鲜黑云母花岗岩饱和单轴抗压强度按110MPa考虑。

根据工程实践经验, 从钻孔声波测试的曲线波型, 也可在一定程度上反映出风化带的风化特征。通过对钻孔声波曲线波型的对比分析和研究, 强风化带具有弹塑性, 声波曲线为小刺复合而呈方形锯齿形态;中等风化带声波曲线呈长尖刺状锯齿形态;微风化带可视作均质的弹性体, 曲线呈孤立的长刺状锯齿形态。因地基岩体本身为非均质的, 声波曲线局部会出现较多的代表各风化带声波曲线形态以外的异常形态。本报告中所归纳的声波曲线形态仅代表比较普遍的一般形态, 作为风化带的一种直观判断方法。

3.2 岩体基本质量等级划分

根据室内岩石试验资料及已有资料统计分析, 中等风化黑云母花岗岩的饱和单轴抗压强度平均值为42.4MPa, 属较硬岩;微~未风化黑云母花岗岩的饱和单轴抗压强度为113.4MPa, 属坚硬岩。

根据岩石的坚硬程度和岩体完整性指数组合确定, 中等风化黑云母花岗岩基本质量级别为Ⅱ级~Ⅲ级, 微~未风化黑云母花岗岩岩体基本质量级别为Ⅰ级~Ⅱ级。其它脉岩类岩体的基本质量级别见表4。

根据钻孔岩芯统计计算的岩石质量指标RQD指标 (见表5) , 按《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001) 分级标准, 中等风化岩石质量为差~较差, 微风化岩石质量为较好~较差。

4 结论与建议

通过对常规岛地段各常规岛位置的主要钻孔现场岩体声波测试结果的统计, 统计时采用了概率法 (风险概率0.05) 对个别异常的数据进行了剔除, 再利用不同岩性、不同风化程度室内岩块声波测试结果[6], 分别计算每个常规岛地段主要钻孔不同风化程度的岩体完整性指数, 按《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001) 分类标准, 确定中等风化岩体完整程度为较破碎~较完整。微风化岩体完整程度为较完整~完整。

参考文献

[1]电力工业部电计[1996]737号.核电厂工程建设项目初步可行性研究与可行性研究内容深度规定 (试行) .

[2]电力部.核电厂工程地质勘测规定 (试行) .1996.

[3]GB50021-2001.岩土工程勘察规范[J].

[4]GB/T50266-1999.工程岩体试验方法标准[S].

[5]JGJ87-1992.建筑工程地质钻探技术标准[S].

岩体质量评价 第7篇

关键词：分类,岩体工程质量,预测,距离判别分析

随着国家经济建设的加快,巷道和地下空间开发利用越来越受到人们的重视;尤其是西部大开发的建设中,大型水电站已经或者即将开工建设,随之而来的各种地质灾害问题也日益增多。因此,如何对巷道稳定性问题作出可靠的评价显得尤为重要。

在地下岩体中进行施工,必须对施工区域的岩体进行分类[1]。目前常用的有以Q分类体系和RMR方法为代表的回归分析法以及模糊数学方法[2,3,4,5]、神经网络方法[6,7]、灰色理论方法[8]、物元层次分析法[9]、物元可拓方法[10]、支持向量机[11]和可拓模糊评价方法[12]等多指标综合判别方法对岩体质量进行评价和分级。

本文在综合参考上述已发表文献的基础上,借鉴马氏判别分析理论的思想,选取影响围岩分类的主要因素作为判别因子,建立马氏距离判别模型,利用学习样本构建线性判别函数,对岩体质量进行分级,分级结果取得了良好的效果,为岩体质量分类研究提供了一条新思路。

1 距离判别分析理论

1.1 多个总体的距离判别准则[13,14]

马氏(Mahalanobis)距离的基本概念为:

设总体G={X1,X2,,Xm}T为m元总体(考察m个指标),其中样本X={x1,x2,,xm}T。令μi=E(Xi){i=1,2,,m},则总体均值向量为μ={μ1,μ2,,μm}T。总体G的协方差矩阵为

则样本X与总体G的马氏距离定义为

设有k个m元总体:G1,G2,,Gk(k>2),从中任意取2个总体Gp,Gq,考察新样本X到总体Gp和Gq的马氏距离的平方差:

式(3)中,

那么有

d2(X,Gq)<d2(X,Gp)Wp(X)<Wq(X)。

部分情况下,总体的均值向量μ1,μ2,,μk和公共协方差矩阵(是未知的,可以利用各总体的学习样本作估计。设X(t)(q)={xt1(q),xt2(q),,xtm(q)}T(q=1,2,,k;t=1,2,,nq);为来自总体Gq的学习样本,(nq为总体Gq的学习样本个数)。则μq的无偏估计为

学习样本的协方差矩阵΢q的估计为组内协方差矩阵Sq

当各总体的协方差矩阵相等时,则此时总体的协方差矩阵΢的一个无偏估计为

以X(q)和S分别代替μq和΢,得到Wq(X)(q=1,2,,k)的估计为

则多总体情况下的距离判别准则为:若总体Gq0满足:

则X∈Gq0。

1.2 判别准则的评价

为考察上述判别准则的正确性[14],利用回代估计法来考察误判率。具体方法是以全体训练样本作为新样本,逐个代入已建立的判别准则中判别其归属,并将误判个数对全体训练样本个数的比值作为误判率η的回代估计。

2 岩体质量分级的距离判别分析模型

2.1 判别参数的确定

岩体质量分级评价因子须反映岩体的岩性、地质构造、岩体结构等特性,并综合各类指标,这些指标应具有可操作性、广泛性和适用性.本文参考已有的研究成果,选用岩石质量指标RQD(x1)、完整性系数Kv(x2)、单轴饱和抗压强度Rw(x3)、纵波波速vp(x4)、弹性抗力系数K0(x5)和结构面摩擦因数f(x6)等6个指标作为判别因子。

2.2 距离判别分析模型的建立

以周翠英等[7]所提供洞室围岩样品(表1)作为训练样本。选取其中20个样本数据进行学习,其余10个样本数据作为待判样本检验。并以完整性系数、岩石质量指标、单轴饱和抗压强度、纵波波速、弹性抗力系数和结构面摩擦系数作为距离判别分析模型的判别因子,将岩体质量分为Ⅱ级(G1)、Ⅲ级(G2)、Ⅳ级(G3)、V级(G4)4个等级,即总体G={X1,X2,,X6}T为6元总体(考察影响岩体质量等级6个指标)建立距离判别模型,以X1,X2,,X66个指标作为输入层单元,以G1,G2,G3,G4作为输出层单元,判别层为Wq(X)(q=1,2,3,4)。计算、学习,图1给出了距离判别分析模型示意图。

利用样本数据进行训练,经过训练后的模型,利用回代估计法对学习样本判别,预测结果和期望输出如表1所示。预测结果误判率η=1/25=0.04。由此可见,距离判别分析模型用于岩体质量等级分类是完全可行、高效的。

3 结论

巷道岩体质量等级受众多因素的制约,是一个复杂的问题,本文选择影响岩体分类的主要因素,如完整性系数、岩石质量指标、单轴饱和抗压强度、纵波波速、弹性抗力系数和结构面摩擦系数作为距离判别分析模型的判别因子,建立马氏距离判别模型,通过样本学习,构建了相应线性判别函数,并在实际工程中进行应用,取得了满意的判别结果,且利用回代估计法所得到的误判率很低。该模型在判别分类中具有较强的判别能力,为解决岩体质量等级判定和分类提供了一种方法。

注:“*”代表待判巷道围岩岩体样本