概率模型的连通率估计方法： ;74 hO HDS
纯几何意义上连通率的定义:若所测结构面的平均长度l 和平均间断距(岩桥长度) i ,则可定义结构面的平均连通率为： 0( fN
2. 1 基于间距估计的连通率计算公式 31b9p i}nf
该计算公式由日本学者绪方正虔(1978) 提出,主要原理:通过结构面固有间距Sl 和平均间距.S之间的关系,应用概率计算法来求连通率。结构面的连通率为： ]<D9Q>
此计算方法需要大量的测量数据,而且确定结构面的固有间距相当困难,所以此方法使用起来较困难,而且误差比较大,在实际应用中很少,一定程度上只具有理论上的意义。 q7 - Eu4w
2. 2 考虑滑动面破坏形式的连通率计算公式 N~H 9 |CX
计算公式: PfTjC"`,
式中: Kl 为连通率; Lcp为单条结构面平均长度; Lk为以结构面的垂直平均间距按岩石破坏准则修正后的值,借以表示圆弧上结构面之间的岩石抗剪强度,按下式计算: }0Isi G
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式中:φ为岩石内摩擦角; a 为结构面垂直间距。该方法具有一定的力学意义,它考虑了岩体的强度指标,但具有较强的经验性,不易准确把握,容易产生较大的人为误差。 ]Y!$HT7\
2. 3 投影法 `PI,tmv!
投影法即基于全迹长调查的估算法,其优点是可以追索到结构面沿走向方向的延伸情况及全部的延伸长度。基本原理:确定一定宽度的带,将这一带上所有的裂隙都向测量基线上投影,求出基线上所有投影裂隙长度总和,其与测带长度的比值即为裂隙连通率。 ;kO
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计算公式: 3DRXao
式中:L 为测带长度; D 为测带宽度; n 为实测的裂隙条数;θ为裂隙走向与基线的夹角。由于岩体剪切破坏往往沿受基体裂隙控制的一个带进行,所以这种方法也具有明确的工程意义。但是要较准确地确定岩体破坏时剪切带的宽度相当困难,要进行大量勘查工作和力学分析工作。 mO$]f4}
2.4 基于迹长估计的连通率计算公式( 窗口法) : ]wLHe2bE u
基于概率模型的结构面连通率估算方法尚不多见,较为成熟的实用算法是:1997 年黄润秋、黄国明在迹长估算基础上导出了连通率估算公式,简称H —H 连通率估计公式,即窗口法。基本思路:对于一端与窗口交切的结构面,在它的延长方向有一锁固段与窗口交切,如果有n1 条一端与窗口交切的结构面,则有n1 个与窗口交切的锁固段;对于两端可见的结构面,每条对应2 个与窗口交切的锁固段,有n2 条两端可见的结构面,就有2 n2 个交切窗口的锁固段;一条两端不可见的结构面,形成一个与窗口不交切的锁固段,有n0 条两端不可见的结构面,就有n0 个不交切窗口的锁固段;假定窗口内有n3 条两端可见的锁固段,于是得到总的锁固段数N = n1 + 2 n2 + n3 + n0 - 2 n3 ,与窗口交切的锁固段数为n1 + 2 n2 ,代入平均迹长计算公式,得到间断长的计算公式为: ^7Q} W#jy
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把迹长和断距公式代入连通率定义 得到 Bfw]#"N`
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由于n3 与N 、n1 和n2 相比要小得多,而且实测中也不好确定,可以令其等于零,于是简化为: <6k5nE h
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但是此模型是建立在结构面均匀分布、锁固段长度不大的基础上,否则会导致较大的计算偏差。 @;m7u
2. 5 广义H —H 连通率公式: Y= JfV
广义H —H 连通率公式是最近黄润秋等学者提出来的。为了使H —H 连通率公式能够在结构 (7w`BR9B
面非均匀分布条件下仍然成立,则必须消除长岩桥的影响,为此建立了与结构面均匀分布等价的等效模型。等效模型建立的前提条件是结构面在间距的两个断距方向上具有相似的分布形式。基本思想是:通过对随机结构面进行空间位置调整,将非均匀分布的结构面转变为均匀分布的结构面,而且使得结构面之间的平均断距小于window(w ,h) ,这一处理方法称之为结构面在空间分布上的均匀化处理。通过均匀化处理,就形成了与结构面均匀分布等价的等效模型:结构面被划分为两大区域,即裂隙相对均匀分布的等效裂隙区和无裂隙等效空白区。(如图) 长岩桥被截断为短岩桥,并放于等效裂隙区中,被截掉部分放于等效空白区中。 @$ E&H` da
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建立等效模型之后,就可以得到非均匀随机结构面连通率计算公式: F$Q( 2:w
xk=5q|u_-
式中: K 为非均匀分布的总体连通率; Kc 为假定均匀分布的连通率,可以利用H —H 连通率公式求得; Bs 为等效裂隙区所占的比例。 F0
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于是非均匀结构面连通率计算公式(广义H —H 连通率公式) 为: )+2GF0%
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其中确定等效参数Bl 是关键。若结构面间距和断距具有相同的分布特征,则 DZGM4|@<7Y
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式中: li 为第i 个空白段长度。结构面空间分布得不均匀必然导致“锁固段”或“岩桥”长度分布不均匀,这就限制了H —H 连通率公式的应用。结构面在非均匀分布条件下,广义H —H 连通率公式有效的消除了长“岩桥”的影响。
