节理岩体关键块体稳定的概率分析_张瑞新

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基于块体理论的围岩稳定性分析及数值模拟研究

基于块体理论的围岩稳定性分析及数值模拟研究段会玲;李廷春;吕连勋;陈佃浩【摘要】The integrity of rock and development degree of joint and fracture are the two main factors which influence the stability of surrounding rock, the potential failure block will cause problems such as fall-block, spalling, sliding and even collapse.Taking Xiaosanchakou tunnel as an example, by the means of combination of surrounding rock structure analysis and numerical simulation method based on the theory of block, the potential unstable region was posited, the movable block was found and the key block was determined from the angle of rock mass structure characteristic.And an in-depth analysis was make on instability deformation of surrounding rock, reveals the deformation and stress characteristics of surrounding rock without supporting conditions.The results showed that the development of jointed rock mass, bad combination caused by joint surface cutting each other and poor rock mass structural plane combination are the fundamental reasons of surrounding rock instability;the movement of key blocks is the direct cause of instability of surrounding rock.%岩体的完整性及节理裂隙的发育程度是影响围岩稳定性的主要因素.潜在失稳块体将引起围岩掉块、剥落、滑移甚至坍方等失稳现象.以小三岔口隧道为依托,基于块体理论研究,借助围岩结构分析和数值模拟相结合的方法,从岩体结构特征入手,定位隧道开挖潜在失稳区域,寻找可动块体,确定关键块体,深入分析围岩失稳变形模式,揭示无支护条件下围岩的变形、受力特征并提出针对性施工建议.研究结果显示:岩体节理裂隙发育、节理面相互切割成不利组合和岩块结构面结合性差是围岩失稳的根本原因;关键块体的运动是造成围岩失稳的直接原因.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)033【总页数】8页(P267-273,296)【关键词】围岩;隧道工程;稳定性;块体【作者】段会玲;李廷春;吕连勋;陈佃浩【作者单位】山东科技大学,山东省土木工程防灾减灾重点实验室,青岛266590;山东科技大学,山东省土木工程防灾减灾重点实验室,青岛266590;北京市勘察设计研究院,北京100038;山东科技大学,山东省土木工程防灾减灾重点实验室,青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TU457围岩稳定性是影响隧道建设及其他洞室开挖过程施工安全的关键因素。

岩石力学研究最新进展报告

岩石力学研究新进展报告姓名：XXX学号：XXXXXXXX专业：岩土工程岩石力学研究新进展报告1 引言时光如白驹过隙，一学期的《XXXXX》课程在不知不觉间结课了。

这一学期的学习，使我在岩石力学方面有了很大的启发，特别是分形理论在岩石力学中的应用令我神往。

下面我对岩石力学研究的新进展做简要报告。

岩石力学可以作为固体力学的一个新分支，用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。

岩石力学经过近50年的发展，在土木工程、水利工程、采矿工程、石油工程、国防工程等领域都得到了广泛的应用，随着科学技术的进步，岩石力学涉及的领域会进一步扩大。

岩石力学是一门内涵深，工程实践性强的发展中学科。

岩石力学面对的是“数据有限”的问题，输入给模型的基本参数很难确定，而且没有多少对过程（特别是非线性工程）的演化提供信息的测试手段。

另一方面，对岩体的破坏机体还不能准确的解释。

岩石力学所涉及的力学问题是多场（应力场、温度场、渗流场、甚至还存在电磁场等)、多相（固、液、气）影响下的地质构造和工程构造相互作用的耦合问题。

这就表明，工程岩体的变形破坏特征是极为复杂的，其大多数是高度非线性的。

目前，岩石力学的许多数学模型是不准确和不完整的，可以广泛接受和适用的概化模型并不多。

基于此，近年来，多种数值方法、细观力学、断裂与损伤力学、系统科学、分形理论、块体理论等在岩石力学中的应用以及各种人工智能、神经网络、遗传算法、进化算法、非确定性数学等域岩石力学的交叉学科的兴起，为我们提供了全新和有效的思维方式和研究方法，更能激发研究者的创新精神，这也为突破岩石力学的确定性研究方法提供了强有力的理论基础[1]。

本报告主要对分形岩石力学、块体岩石力学、断裂与损伤岩石力学和岩石细观力学四部分的研究新进展做简要报告。

由于时间和精力有限（最近导师安排的任务非常多，而且要准备英语和政治期末考试），每部分内容除第一大段的研究新进展综述外，只对近几年的三篇比较好的文献做分析说明，包括两篇中文学术论文和一篇外文学术论文，这12篇学术论文我都比较仔细的看了。

块体理论赤平解析法及其在硐室稳定分析中的应用_张子新

[ ]
2 n ×n
由式(7)便可求出 ( x1，y1，z1 ) ，于是可以求解出可动块体重量： G = ∑ Viγ (8) 式中： γ 为岩体容重。在求出可动块体重量及判断出可能的滑动模式后，便可进行稳定系数计算。 (1) 可动块体垂直塌落时，稳定系数 η = 0 。 (2) 单面滑动时 G cos δ tan ϕ + ∆sc η= G sin δ (9)
{
}
• 1758 •
岩石力学与工程学报
2002 年
为了便于分析运算，首先引入 “位置参量 ( Lij k)” 的概念。 ( xi − R tan α k sin β k ) 2 + L = sign 2 2 ( yi − R tan α k cos β k ) − R 2 cos α k
而四面体的顶点 ( x1，y1，z1 ) 可由构成四面体的 , 结构面方程求解。设结构面为 P k ，其方程 i ， Pj ， P 为 Ai x + Bi y + Ci z = Di Aj x + B j y + C j z = D j Ak x + Bk y + Ck z = Dk (7)
3 可动块体稳定系数计算
在判断出可动块体后，有必要进行稳定系数计算，以确定可动块体的稳定性，首先必须计算可动块体的重量。可动块体可以划分为若干四面体，只要能计算出四面体的体积，就可求出可动块体的体积，进而求出其重量。设四面体 4 个角点的坐标为 ( xi，yi，zi ) ，则其体积为 x2 − x1 1 V = x3 − x1 6 x4 − x1 y2 − y1 y3 − y1 y4 − y1 z2 − z1 z3 − z1 z4 − z1 (6)

块体理论在地下水封石洞油库围岩稳定性的分析与应用

块体理论在地下水封石洞油库围岩稳定性的分析与应用
朱华汪飞２刘阳，，，张洪牛庆明，
（．１北京东方新星石化工程股份有限公司，北京１０７；．０００２河北大地建设科技有限公司，河北石家庄００３）５０５
ｔｅｋｙｂｏｋｉａｃｌｔｄｉｈｏｒｍ．Ｏｎｔｅｗｈｌｈｅｌｃｓｃｕａｅｎｔｅｐｒｇａｌｈｏｅ，ｔｅｃｃｌｔｄｒｓｌｓａｅｂｓｃｌｏｆｒｄｗｔｃｕｏ．ｈａｕａｅｅｕｔｒａｉａｙｃｎｏｍｅｈａｔａｃｎｌｌｉｌ
Ａｂｓｒｃ：Ｆｒｔｅｕｄｒｒｕｄｏｌｓｏａｅｉｏｋｃｖｒｎｇｏｕｒｕｄｎｏｋｃｎｉｏｓｔｏａｌｃｎｔｂｌｔｔａｔｏｈｎｅｇｏｎｉｔｒｇｎｒｃａｅｎｉｏｄｓｒｏｎｉｇｒｃｏｄｔｎ，ｉｓｌｃｌｂｏｋｉｓａｉｉｉｙｉｔｅｍａｎｄｓｒｃｉｎｔｐｓｈｉｅｔｔｏｙｅ．Ｉｒｅｏａａｙｉｈｏｓｂｌｙｏｏａｌｃｎｔｉｔｈｅｓｅｅｉｖｓｉａｉｎｉａ — ｕｎｏｄｒｔｎｓｓｔｅｐｓｉｉｉｆｌｃｌｂｏｋｉｓａｌｙ．ｔｃｎｎｅｔｔｓｃｒｌｔｂｉｇｏｌｄｏｔｔｄｏｔｔｏｓｂｅｂｏｋ，ｃｎｉｍｅｓｉｉｇｍｏｅ．ｆｅａｃｌｔｈｏｋｓａｉｉｏｆｉｉｎｔｅｉ．ｆｅｕｏｆｎｕｅｐｓｉｌｌｃｉｈｏｆｒｔｌｎｄｈｄｈｎｃｕａｅｔｅｂｌｃｔｌｙｃｅｃｅｔｗｉｔｎｌｂｔｈｈ

节理发育特征与岩体稳定性的关联分析

节理发育特征与岩体稳定性的关联分析概述岩石中的节理是岩体中的裂隙或裂纹，对岩石的稳定性和力学性质有着重要影响。

本文将探讨节理发育特征与岩体稳定性之间的关联，以帮助理解和评估岩石的工程性质。

一、节理的发育特征1. 节理的形态节理的形态多种多样，可以是直线状、弯曲状、交叉状等。

形态的多样性与岩石物理性质、应力环境和变形历史有关。

2. 节理的密度和间距节理的密度和间距是评估岩石稳定性的重要指标。

密度越大、间距越小，岩体的稳定性越差。

3. 节理的走向和倾角节理的走向和倾角与应力场密切相关。

当应力场与节理面平行或垂直时，岩体的稳定性较好。

二、节理与岩体稳定性的关联1. 岩体强度与节理特征岩石中的节理是岩体的弱面，对岩体的强度起到了显著影响。

节理的密度和间距增加会导致岩体整体强度下降。

2. 应力分布与节理特征岩体的稳定性受到应力分布的影响。

当应力与节理面夹角较小时，岩体的稳定性较好；而当角度较大时，岩体易发生破裂和滑动。

3. 水文地质与节理特征地下水对岩体的稳定性也有重要影响。

当节理中存在着大量的水流时，水的渗透和膨胀会削弱岩体的强度，降低岩体的稳定性。

三、节理对岩体工程破坏的影响1. 岩体塌方岩体的节理对塌方有重要影响。

如果节理发育密度大、间距小，岩体易发生破坏和滑动，增加了工程建设的风险。

2. 岩体滑动节理对岩体滑动的影响也很明显。

当节理的走向与滑动方向相一致并形成倾斜面时，岩体易发生滑动，对工程建设构成威胁。

3. 塌方预测与防治通过分析节理的特征，可以较好地预测岩体的稳定性。

在工程建设中，可以采取相应的措施来防止岩体的塌方和滑动，确保工程的安全。

结论节理发育特征与岩体稳定性息息相关。

合理评估岩石中节理的发育特征，对安全地进行岩体工程建设具有重要意义。

通过对岩体的节理特征的分析和理解，可以为工程建设提供可靠的依据，并采取相应的措施来防止岩体的塌方和滑动，保障工程的顺利进行。

节理破碎岩体隧道稳定性研究

施工有一定指导意义。
【关键词】节理破碎岩体剪切滑移区扰动区ＵＤＣ隧道稳定性Ｅ
的溃决破坏、大利的瓦伊昂大坝边坡塌滑、意中国
ｌ概
述
长江三峡链子崖新滩滑坡等事故都有与其自身节
理、隙的扩展和贯通密切相关。裂当前，国内外地下工程发展迅速，越来越多的能
间距的进一步缩小，方区域并没有明显扩大。塌
节理间距为０２时，剪切滑移区几乎延伸到了整．ｍ
个模型边界。剪切滑移区在隧道周围呈 “ Ｘ”形分
ａ模型一张开区ｂ模型二张开区
布，与在实验室所做的岩体双轴抗压试验的破坏这模式基本一致。切滑移区之所以呈 “ 形分布的剪ｘ” 主要原因是由于最大剪切应力存在于这个范围，而节理面的破坏通常是由剪切破坏造区域内节理面之间法向应力和剪切应力在
为零，也就是张开区内的岩块处于脱落的临界状态，如果有进一步的扰动，可能发生塌方；３剪切滑就（）移区：在这个区域内节理面问发生相对剪切滑移，这一区域将是塌方形成的潜在区域，同时也会改变节理裂隙间的渗流场。在这三个区域中，方区是塌影响隧道安全施工的关键区域，而节理张开区和剪
岩块岩块岩块节理节理节理节理
重度弹性泊松法向（Ｎ模量比刚度ｋ／
ｍ（ａ）ＧＰ）

岩体节理及岩块力学参数对TBM净掘进速率的影响

岩体节理及岩块力学参数对TBM净掘进速率的影响
史勇;陈勇;张康健;张志强
【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】为研究岩体节理及岩块力学参数对TBM净掘进速率的影响,采用离散元法分析岩体节理倾角和间距对TBM净掘进速率的影响。

结合施工现场统计资料,研究岩块力学参数与TBM净掘进速率相对关系。

结果表明:(1)当其他条件不变,节理倾角在0°~60°时,TBM净掘进速率随节理倾角增大而加快;而当节理倾角在
60°~90°时,TBM净掘进速率随倾角增大而降低。

(2)一定范围内,节理面发育程度越高,节理组数越多,TBM净掘进速率越高。

(3)TBM净掘进速率随岩石单轴抗压强度和弹性模量增大而减小,随泊松比增大而提高。

本文得出一系列有意义的拟合曲线,可为定量分析TBM净掘进速率与岩体节理及岩块力学参数之间关系提供依据。

【总页数】6页(P14-18)
【作者】史勇;陈勇;张康健;张志强
【作者单位】重庆交通建设(集团)有限责任公司;西南交通大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U455.31;TU457
【相关文献】
1.基于岩体指标和掘进参数的TBM净掘进速率预测模型
2.节理岩体力学参数对双护盾TBM卡机的影响
3.节理倾向对TBM滚刀破岩模式及掘进速率影响的试验研究
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随机节理岩坡系统失稳概率与结构控滑机制研究

随机节理岩坡系统失稳概率与结构控滑机制研究全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：随机节理岩坡系统是岩石力学研究中一个重要的研究领域，节理岩体的分布、结构以及力学性质直接影响着岩坡的稳定性和安全性。

随机节理岩坡系统失稳概率与结构控滑机制研究是岩坡工程领域中一个关键的问题，对于提高岩坡系统的稳定性和延长岩坡的使用寿命具有重要意义。

一、随机节理岩坡系统失稳概率研究1.1 节理岩体的分布特点节理岩体是由于地质构造作用、岩石岩层成岩作用和岩体变质作用等原因形成的岩体内具有规则或不规则裂隙的特殊岩层，裂隙间的结构受到不同程度的变形和受力作用，从而影响了岩体的力学性质和稳定性。

节理岩体的分布特点对岩坡系统的稳定性有着重要的影响，不同的节理组合和结构会导致岩体力学性质的差异，从而影响岩坡的失稳概率。

随机节理岩坡系统失稳概率模型是描述岩坡系统在外力作用下失稳的概率分布，通常可以采用统计模型或概率模型来描述。

随机节理岩坡系统的失稳概率与节理的长度、宽度、间距等参数有着密切的关系，通过对不同节理参数的数值模拟和实验研究，可以得到岩坡系统的失稳概率模型，并为岩坡的设计和施工提供依据。

为降低随机节理岩坡系统的失稳概率，可以采用不同的控制策略和技术手段。

在设计岩坡系统时可以考虑增加支撑和加固措施，提高岩坡的抗滑性能；同时可以采用监测技术和预警系统，及时监测岩坡系统的变化情况，采取必要的措施减少失稳风险。

2.1 节理岩坡系统结构特点随机节理岩坡系统具有复杂的结构特点，节理之间存在交叉、夹角变化、不规则形状等特点，这些结构特点直接影响着岩坡系统的稳定性和控制滑移的效果。

结构控滑机制研究可以帮助分析节理岩坡系统的力学性质和力学行为，为岩坡系统的设计和施工提供依据。

随机节理岩坡系统的结构控滑模型是描述岩坡系统在外力作用下的控制滑移机制，根据节理的特点和结构参数建立不同的控滑模型，可以定量分析岩坡系统的稳定性和抗滑性能。

通过对实际岩坡系统的结构控滑模型的研究和验证，可以提高岩坡系统的稳定性和延长岩坡的使用寿命。

节理岩体数值计算方法及其应用_一_方法与讨论

第23卷第20期岩石力学与工程学报 23(20)：3444～34492004年10月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct .，20042003年5月30日收到初稿，2003年7月4日收到修改稿。

作者朱焕春简介：男，1963年生，博士，1985年毕业于河海大学水文地质与工程地质专业，现任武汉大学教授、ITASCA 高级岩石力学专家，主节理岩体数值计算方法及其应用(一)：方法与讨论朱焕春1，2 Brummer Richard 2 Andrieux Patrick 2(1武汉大学水利水电学院武汉 430072) (2Itasca(加拿大)咨询公司索德柏立加拿大)摘要叙述了工程岩体的典型破坏类型、发生条件和判断方法，简单介绍了针对节理岩体的数值计算方法发展过程、现状和特点，重点叙述了利用3DEC 基本功能生成三维随机节理网络和节理力学参数的随机赋值方法。

其中三维节理网络技术可以非常逼真地模拟现实条件下各种复杂形式的节理分布，甚至可以直接利用节理的地质编录资料在数值模型中生成确定位置上的确定性节理，在某种程度上一体化地实现了节理岩体的计算机模拟和数值计算，促进了不连续岩体、岩石计算方法在应用技术方面的发展。

最后讨论了不连续力学数值计算技术的工程应用，指出了合理运用数值计算方法解决工程问题的一般原则。

关键词岩石力学，数值模拟，不连续体，离散元，随机，节理岩体分类号 TU 12 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)20-3444-06NUMERICAL METHODS AND APPLICATION FOR JOINTED ROCKMASS ，PART 1：APPROACHES AND DISCUSSIONSZhu Huanchun 1，2，Brummer Richard 2，Andrieux Patrick 2(1School of Water Resources and Hydropower Engineering ，Wuhan University ， Wuhan 430072 China )(2Itasca Consulting Canada ，Inc .，Sudbury ，ON P 3E 1G 1， Canada )Abstract This paper narrates the typical modes of rock mass failures in engineering activities ，the conditions under which such failures occur ，and the approaches to predict these failures. A brief description is presented of the evolution ，the current state ，and the feature of numerical modelling methods for jointed rock mass. Attention is paid to the technique of generating 3-dimensional joint net in rock mass and randomly simulating the properties of each individual joint on the basis of accessible functions in a 3DEC numerical model. Such technique enables 3DEC to build up a model that contains various joints corresponding to the realistic distributions of joints in rock mass and ，furthermore ，achieve a determinative description of joint distributions by transplanting joint mapping data into a 3DEC model. This ，in some degree ，fulfills the numerical modelling of geomechanical behaviours of jointed rock mass combined with the computerized simulations of its geometry. The essential principles are discussed of applying numerical modelling techniques for discontinuum into engineering projects. Key words rock mechanics ，numerical modelling ，discontinuum ，discrete element ，random ，jointed rock mass1 概述数值计算已经被普遍应用于工程设计中解决各种岩石力学问题。

工程中块体的强度、刚度和稳定性分析

工程中块体的强度、刚度和稳定性分析
工力09-1班
焦波波李海东高清毅邓戎龙
第一节块体理论
1.1块体理论介绍 1.2块体的分类 1.3块体理论的基本假设
1.1块体理论介绍
块体理论是基于自然界中岩体(含大量结构面的岩石所组成的结构体)针对过去将岩体作为弹性的均质连续体而提出的一种完全不同的认识。块体理论认为，岩体是被断层、节理裂隙、层面以及软弱夹层等结构面切割许多坚硬岩块所组成的结构体而形成的非均质连续体。运用该理论对岩体进行稳定分析时，把岩体看作是刚性块体组成的结构体，破坏机理为刚性块体沿软弱结构面滑移，力学模型为刚性平移。

引入内摩擦角，并定义 f tan ，这个准则在平面上是一条直线。当此应力圆与式(3-1)所表示的直线相切时，即发生破坏。根据材料力学： ( 1 3 ) ( 1 3 ) cos 2
1 ( 1 3 ) sin 2 2 库仑准则在主应力平面上的表示:
第三节块体的强度及刚度计算
3.1强度及刚度介绍 3.2岩石的强度理论 3.3岩体的强度分析
3.1强度及刚度介绍
强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种: (1)抗压强度--材料承受压力的能力。 (2)抗拉强度--材料承受拉力的能力。 (3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力。 (4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力。
摩尔库伦准则在主应力平面上的关系
对于莫尔—库仑准则，需要以下指出三点：（1）库仑准则是建立在实验基础上的破坏判据。（2）库仑准则和莫尔准则都是以剪切破坏作为其物理机理，但是岩石试验证明：岩石破坏存在着大量的微破裂，这些微破裂是张拉破坏而不是剪切破坏。

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g ( i , j , k , i , j , k , , i , j fi , f j , ci , c j ) W cos sin j sin( i j ) f i W cos sin i fj sin( i j )
1400
岩
土
力
学
2014 年
动面倾向、倾角具有随机性，当倾向、倾角变化时，块体的几何形态必然是随机分布的，导致块体的剩余滑动力是不同的，最终影响到块体的稳定性。如果能同时考虑结构面几何参数、力学参数的随机性，分析结果会更准确地体现块体的稳定性。张奇华
[11]
为滑动力，可理解为块体上的荷载效应 S ； W cos i
A probabilistic analysis of key block stability in jointed rock masses
ZHANG Rui-xin1, 2, LI Z Yu-qi1
(1. School of Resources and Safety Engineering, China University of Mining and Technology(Beijing), Beijing 100083, China; 2. Communication and Information Centre, State Administration of Work Safety, Beijing 100013, China)
2 块体滑动的力学分析模型
2.1 示为块体沿单面滑动在块体基本理论中，块体的剩余滑动力 F 可表
FS R N l vl TS
g ( i , j , k , i , j , k , f i , ci ) W cos i fi ci Ai W sin i
[12－13]
g ( x) W cos i f i ci Ai W sin i 0
（4）
根据可靠度定义，如果 g ( x) 0 ，则块体失效。若能在块体稳定可靠度分析中，把所有的与结构面几何参数有关的变量都考虑进去，最终的分析结果将更加准确。下面对相关的几何参数进行讨论，在组成块体的各个结构面倾角 i 、 j 、 k ，结构面倾向 i 、 j 、 k ，块体体积 V 、滑面面积 Ai 等几何参数中，结构面倾角和倾向直接影响到结构面交切组合的情况，直接关系到块体的形成与否，而且与块体的形态、块体的体积和滑面面积有较大的关系。这其中，块体的体积和滑面面积在可靠度计算中所占的权重较大，所以必须考虑倾角和倾向的随机性。因此，本文在可靠度计算中，考虑块体结构面几何参数，即各结构面的倾向 i 、 j 、 k ，各结构面的倾角 i 、 j 、 k ，块体体积 V 、滑面面积 Ai 和结构面力学参数，即摩擦系数 fi 、黏聚力 ci 作为随机变量。当结构面参数 i 、 j 、 k 、 i 、 j 、 k 、 fi 和 ci 作为随机变量时，极限状态方程相应的极限状态函数为
（1.中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京 100083；2.国家安全生产监督管理总局通信信息中心，北京 100013）
摘
要：基于地下岩体受节理面的控制，节理面的几何和力学参数随机分布，从而导致岩体系统具有高度不确定性，提出
以关键块体理论为基础，考虑节理几何和力学参数随机性的岩体开挖可靠度分析方法，并给出了块体稳定的总失效概率评价模型。以澳大利亚阿德莱德地区一铜矿地质条件为例，以节理面倾角、倾向、摩擦系数和黏聚力为随机变量，通过 Monte Carlo 模拟和概率图方法，进行了岩体可靠度和失效概率的计算。最后，采用条件概率的分析方法，计算了单面滑动块体的总失效概率。计算结果表明，块体沿单面滑动并且出现的概率为 11.0%，总的失效概率为 3.85%，超过一般岩体工程可允许的风险水平，认为该方法可以作为评价块体可靠性的依据。关键词：岩石力学；关键块体理论；楔体可靠度；条件概率；蒙特卡洛法文献标识码：A 中图分类号：TU 457
1 引言
在边坡或者地下岩体工程中，由于结构面的切割，岩体通常表现出较强的随机特性。对于此类问题，目前常采用关键块体理论（key block theory）
[1]
间距）和力学参数（如摩擦系数等）表现出较强的随机性，所以不能采用确定性的方法进行计算。近年来，可靠性理论[2
－3]
被引入到块体理论中。
Abstract: As known to all, the fact that the stability of underground rock is mainly controlled by joint; and the stochastic distribution of geometric and mechanical parameters of joint causes high degree of uncertainty; a reliability analysis method about stability of rock blocks considering uncertainty in geometric parameters and mechanical parameters of joint combined with key block theory is presented; and a proper, combined evaluation model for failure probability is developed. The main objective of this research is to develop a probabilistic approach that can be implemented to assess the probabilistic occurrence and probability of failure of wedges within excavations. This approach is based on the use of stochastic fracture networks FracSim3D to simulate the fracture network and key block theory to identify the wedges and calculate the factor of safety. A programming code based on Fortran 95 has been implemented to perform the main probabilistic wedge occurrence and wedge failure analysis. To evaluate the feasibility of this new probabilistic approach, the procedure is applied to a practical example, a cooper mine in Adelaide, Australia, with considering the uncertainty of dip angle, dip direction, cohesion and friction angle. Finally, the analysis method of conditional probability is proposed to find the failure probability of wedge in plane failure. The calculation results show that the occurrence probability of wedge in plane failure is 11.0%, and the probability of failure is 3.85%, which is greater than the general engineering acceptable risk level. Results of the probabilistic method indicate that the method can be used as a basis model to evaluate the reliability of wedge. Key words: rock mechanics; key block theory; reliability of wedge; conditional probability; Monte Carlo method
第 35 卷第 5 期 2014 年 5 月
文章编号：1000－7598 (2014) 05－1399－07
岩土力学 Rock and Soil Mechanics
Vol.35 No.5 May 2014
节理岩体关键块体稳定的概率分析
张瑞新 1, 2，李泽荃 1，赵红泽 1，杨曌 1，白玉奇 1
将结构面几何和力学参数作为随机变量，分
析了不同块体体积的形成和失稳概率，求出了不同块体大小的区间联合概率分布模型并进行了综合分析，但他只考虑了结构面倾角对块体稳定的影响，并没有考虑结构面倾向的影响。申艳军等
[14]
利用条
件概率及系统工程理论分析了关键块体可靠度指标的评价，综合考虑了关键块体对次生关键块体的影响，并在计算失效概率时考虑了块体几何和力学参数的随机性。本文采用 Monte Carlo 方法计算块体的可靠度，首先考虑块体几何参数的随机性，求解块体形成的体积和滑动面面积分布类型，得到块体的形成概率；进而考虑块体力学参数的随机性，得到块体的失效概率；最后，以条件概率为基础，得到块体的总失效概率，并进行稳定性评价。
f i ci Ai 为阻滑力，可理解为块体上的抗力 R 。所