[发明专利]一种不均匀软弱结构面抗剪断参数取值方法及系统

说明书

本发明公开了一种不均匀软弱结构面抗剪断参数取值方法及系统，涉及抗剪断参数取值领域，工程区内不同空间部位的结构面的抗剪断参数进行合理取值。其方法包括步骤：获取工程区结构面的空间分布特征以及工程地质性状特征；构建结构面三维模型；对工程区结构面进行区域划分并分别选取勘探揭示点，获取每个勘探揭示点的抗剪断参数；基于每个勘探揭示点的抗剪断参数进行插值运算，获得含有抗剪断参数信息的三维结构面地质模型；从三维结构面地质模型中提取所需区域的抗剪断参数。本发明能够建立含有抗剪断参数信息的三维结构面地质模型，便于准确地获取工程设计所涉及的各个部位的结构面的抗剪断参数，有效地提高工程的经济合理性。

技术领域

本发明涉及岩土及水电工程领域，具体涉及一种不均匀软弱结构面抗剪断参数取值方法及系统。

背景技术

自然界中地质体受原生、后期构造及浅表次生改造作用，其内部往往分布发育不同类型及成因的结构面，导致地质体工程性状弱化并呈现各向异性的特征。对于工程而言，岩体中结构面的分布特征、工程性状往往控制拟建构筑物洞室围岩与边坡稳定条件，其中结构面抗剪断参数取值直接关系到工程设计中不同建筑物相应安全等级的抗滑稳定验算成果。部分情况下，结构面抗剪断参数取值的略微差异也会导致其后期工程处理量显著变化。因此，结构面抗剪断参数取值是工程勘察设计阶段的重要工作。

一般情况下，自然界中结构面三维空间上多呈“带”、“面”状分布，在分布的范围内其工程性状基本一致或差异不大，形成工程性状均匀结构面。在水电工程界，工程勘察阶段对于上述工程状均匀的结构面，采用平硐揭示、取代表性样品室内试验或现场原位剪切结合的方式可以较为合理地获取其抗剪断参数。然而，在部分特定地质环境及后期改造作用下，自然界某些结构面的工程性状在三维空间上存在明显的差异性，随空间部位变化结构面工程性状差异明显，此类结构面即工程性状不均匀结构面。对于该类情况，进行参数取值时，往往需要地质工程师在安全与经济两者之间做出权衡与选择，当结构面的分布对主要枢纽建筑物边坡、洞室等抗滑及稳定等起控制作用时，这样的困扰愈发明显。

目前，对上述工程性状不均匀软弱结构面的强度参数取值，工程地质分析手段、勘察规范尚未就分析原则及安全控制标准作出明确规定，水电工程界由于其相关建筑物安全要求高、失事后果严重，其强度参数取值多采用结构面抗剪断强度参数分布区间的下值区段，以控制该类工程性状不均匀结构面中最薄弱的岩土体强度单元。

由于不均匀软弱结构面性状在三维空间上存在明显的差异性，抗剪断强度参数分布区间范围大，在对不同空间部位的结构面抗剪断强度参数进行取值时，全部选用参数分布区间的下值区段的处理方法可以有力地保证工程安全，但经济合理性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种不均匀软弱结构面抗剪断参数取值方法，对工程区内不同空间部位的结构面的抗剪断参数进行合理取值，在保证工程安全的同时，提高经济合理性。本发明提供了解决上述问题的一种不均匀软弱结构面抗剪断参数取值方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种不均匀软弱结构面抗剪断参数取值方法，包括步骤：

获取工程区结构面的空间分布特征、产状、延伸范围以及工程地质性状特征；

基于所述工程区结构面的空间分布特征、产状、延伸范围，通过三维建模软件平台构建结构面三维模型；

根据结构面工程地质性状特征对所述工程区结构面进行宏观区域划分，在不同划分区域分别选取勘探揭示点，获取每个勘探揭示点的抗剪断参数；

将每个所述勘探揭示点的抗剪断参数输入结构面三维模型，并进行插值运算，获得含有抗剪断参数信息的三维结构面地质模型；

匹配工程设计所涉及的空间部位与所述三维结构面地质模型对应区域，提取该区域的抗剪断参数。

可选的，所述工程地质性状特征包括结构面的粗糙度、起伏差、张开度、充填情况。