一种基于随机块体的地下洞室稳定分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于随机块体的地下洞室稳定分析方法：根据野外地质现场测绘，获得结构面迹线，进行分组；基于蒙特卡洛方法，分析迹线分布规律及迹线与多边形结构面关系，建立多边形结构面模型和隧洞三维模型，生成结构面隧洞耦合模型；采用曲面块体识别方法对随机块体进行识别；对块体体积、块体埋深、块体密集度参数进行分区统计；计算块体安全系数及运动方向、块体失稳概率、块体支护强度指标。本发明专利技术在三维模型中实现基于随机块体的地下洞室稳定分析方法，能够在洞室支护过程中提供数据支持，在不同分区制定不同的支护措施，确定出锚杆间距、锚杆长度和单根锚杆所需支护力，既可以保证工程安全又有利于节省材料，减少支护成本。

A method of stability analysis of underground cavern based on random blocks

The invention discloses a method for analyzing the stability of underground caverns of random blocks according to the field geological mapping field, structure plane traces, grouping; based on Monte Carlo method, analysis of trace distribution and trace and polygon structure relationship, the establishment of polygon surface model and three-dimensional model of tunnel structure, formation of structural plane tunnel coupling model; the use of curved block identification method to identify the random block; the block size, block depth, bulk density parameter zoning statistics; calculation of block safety coefficient and the direction of movement, block failure probability, block supporting strength index. The invention realizes the analysis method for the stability of underground caverns of random blocks based on the three-dimensional model, can provide the data support in tunnel support in the process of the development of different supporting measures in different zones, determine the bolt spacing, anchor length and single bolt required supporting force, can ensure the safety of the project and to save the material, reduce the cost of support.

【技术实现步骤摘要】
一种基于随机块体的地下洞室稳定分析方法
本专利技术涉及地下洞室围岩稳定分析，特别涉及一种基于随机块体的地下洞室稳定分析方法。
技术介绍
岩体由岩石块体和大量的不连续面组成。确定性不连续面如断层、软弱夹层、层间错动带的几何和地质数据可以通过地质测绘、遥感、地质勘探等技术得到；然而随机不连续面(主要指裂隙)广泛分布于岩体内部，且数目众多、规模较小、随机分布，只能通过对出露在开挖面或者平硐表面上的很小一部分迹线进行统计分析，以样本代替总体的方法获取裂隙各几何参数的分布规律，建立结构面网络。以往的随机块体分析中，建立的岩体结构模型多为简化后的几何模型，识别的块体也多为表面为平面的多边形块体，这与实际块体的形态差别较大；只注重关键块体，对于块体得进一步发展研究较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于随机块体的地下洞室稳定分析方法。本专利技术通过建立多边形结构面网络并进行随机块体识别，用以分析地下洞室围岩稳定情况，为隧洞支护提供支持。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于随机块体的地下洞室稳定分析方法，包括以下步骤：步骤A：根据野外地质现场测绘，获得结构面迹线，进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于随机块体的地下洞室稳定分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：根据野外地质现场测绘，获得结构面迹线，进行分组；步骤B：基于蒙特卡洛方法，分析迹线分布规律及迹线与多边形结构面关系，建立多边形结构面模型和隧洞三维模型，并生成结构面隧洞耦合模型；步骤C：采用曲面块体识别方法对随机块体进行识别，提出了块体识别的有效性、闭合型、完备性和唯一性定理，能识别出表面为平面、曲面、多重曲面的任意形状的曲面块体；步骤D：对块体体积、块体埋深、块体密集度参数进行分区统计；步骤E：计算块体安全系数及运动方向、块体失稳概率、块体支护强度指标。

【技术特征摘要】
1.一种基于随机块体的地下洞室稳定分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：根据野外地质现场测绘，获得结构面迹线，进行分组；步骤B：基于蒙特卡洛方法，分析迹线分布规律及迹线与多边形结构面关系，建立多边形结构面模型和隧洞三维模型，并生成结构面隧洞耦合模型；步骤C：采用曲面块体识别方法对随机块体进行识别，提出了块体识别的有效性、闭合型、完备性和唯一性定理，能识别出表面为平面、曲面、多重曲面的任意形状的曲面块体；步骤D：对块体体积、块体埋深、块体密集度参数进行分区统计；步骤E：计算块体安全系数及运动方向、块体失稳概率、块体支护强度指标。2.根据权利要求1所述的基于随机块体的地下洞室稳定分析方法，其特征在于，步骤A中，根据野外地质现场测绘获得的结构面迹线测绘结果，将迹线特征转化为倾向、倾角，根据倾向、倾角的统计规律，对迹线进行分组。3.根据权利要求1所述的基于随机块体的地下洞室稳定分析方法，其特征在于，步骤B进一步包括：步骤B1：基于蒙特卡洛模拟，对裂隙位置进行了模拟，根据现场测得的结构面数目，生成三个坐标方向的随机数，组合随机数生成结构面坐标，建立结构面在空间中的位置；步骤B2：将实测统计的最大迹长L转换为圆盘直径的统计值，并进行蒙特卡洛模拟得到直径为D2的模拟圆，令其面积可得控制圆直径D1和模拟圆直径D2之间的关系式，即此公式用于控制多边形结构面尺寸的最大值，不同的多边形结构面对应不同的最大值，其中，S3是与模拟圆面积S2相等的正多边形面积；步骤B3：将实测结构面迹线的最小值Lmin，通过迹长和圆盘直径之间的关系转换为D2min，直接作为模拟圆的最小直径，则控制圆的最小直径为：此公式用来控制多边形尺寸的最小值；步骤B4：基于蒙特卡洛模拟方法，多边形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明超，张野，韩帅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12