地下岩体洞室可能失稳块体的计算机识别

1.长春工业大学 信息传播工程学院，长春 130012

2.吉林大学 建设工程学院，长春 130026

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1 引言

结构面存在及其相互切割导致岩体强度降低，另一方面相互切割后易在开挖临空面上形成块体，威胁边坡、隧道、地下洞室等工程的稳定性。因此，有必要找出可以向开挖临空面有滑动可能的块体。块体理论最先由石根华提出，后经过国内外学者的不断探索逐步得到发展与完善。刘锦华在国内首先系统介绍了块体理论[1]，之后国内外相关学者在块体大小的识别、失稳的机制等方面进行了较为深入的研究[2-6]，近年来已发展成为一种较为完善的岩体工程稳定性分析方法。在块体理论中，视由若干结构面组成块体为刚体，可以用刚体极限平衡方法计算其稳定性。首先找出开挖临空面上的块体，然后判别其是否为可动块体，再对其进行稳定性分析[1]。一般地，采用矢量法和全空间赤平投影图解法搜索块体；用运动学分析方法找出可能失稳块体；用静力计算方法确定关键块体。然而，矢量法和赤平投影图解法不能精确地确定块体的位置。因此，国内外很多学者在如何准确搜索开挖面上的块体方面，进行了大量的探索。D Lin等基于单纯同调理论研究了块体几何形态和搜索问题[7]；Y Ikegawa等提出了矢体、面矢和棱矢的概念并进行了块体搜索研究[8]。Hoek E等应用块体理论开发了地下开挖工程的分析程序Unwedge，该程序仅考虑四面体块体，仅考虑块体的重力及结构面的力学性质，对相对位置确定的块体进行块体稳定性的粗略评价，对于除四面体以外的块体则无能为力。……