结构面网络模拟及其工程应用

结构面网络模拟是一种采用现代统计学和概率论原理，结合工程地质和岩石力学的实践，用于分析和模拟岩体结构面空间分布特征的方法。李建强撰写的这篇论文详细阐述了在岩体力学领域中，通过大量的工程区结构面统计调查数据来建立数据库，并通过随机抽样试验来计算结构面几何参数的统计特征，进而建立几何参数的概率模型。 在结构面网络模拟的过程中，蒙特卡洛原理被用来模拟坝址区左右两岸结构面的空间分布特征。蒙特卡洛方法是一种基于随机抽样的计算方法，通过计算机模拟试验来计算几何参数的统计特征，并依据这些统计规律构建出岩体结构面的网络图像，该图像可以用来表征岩体结构特征的各种定量指标。 蒙特卡洛方法模拟中，从均匀分布的几何参数变量中抽取随机数，根据结构面密度分布函数，利用这些均匀随机数来计算随机变量，以此进行模型随机抽样试验。这一过程最终能够推导出符合现场岩体结构面参数统计特征的几何图像，并建立相应的岩体结构模型。 结构面的几何特性是影响岩体结构空间分布与产出状态的关键因素，主要包括迹长、产状和间距这三个参数。这些参数的规律性研究是结构面网络模拟的基础工作，国内外许多学者已经做了大量工作，并采用赤平投影和拟合方法对这些参数进行分组划分，进而建立参数的概率分布模型。 文章还提到了结构面组类划分的概念，即将结构面根据其产状、倾向和倾角等因素进行分类，并对每一组的代表性产状及其变化范围进行分析。通过这种方法可以确定各组结构面的几何参数概率模型，例如文中提到的SE组、SW组和NW组。 通过对结构面几何参数进行概率统计，可获得其统计规律。文中举例说明了左岸岩体结构面第1组几何参数的概率模型，可以直观看出各几何参数的分布形式，包括倾向、倾角、迹长和间距的概率分布。通过对这些几何参数建立概率分布模型，可以对结构面的连通率进行计算，进而为工程中岩体变形、强度和渗透特性的研究提供理论基础。 结构面连通率是判断岩体稳定性和潜在渗漏风险的关键指标，对于坝基岩体的渗漏问题和地下巷道的涌水问题的评估尤为重要。通过结构面网络模拟图可以直观地展示岩体结构面的连通情况，为评估和解决这些工程问题提供科学依据。 结构面网络模拟及其工程应用是在岩体结构研究领域中的一项重要技术，通过统计调查、概率模型建立、模拟技术等手段，使得对复杂岩体结构的分析变得更加精确和有效。这对于确保大型基础设施工程，如大坝、地下建筑物等的安全稳定具有重大意义。