基于块体理论的岩体稳定性可视化分析软件开发

摘要

块体理论作为一种岩体稳定性的分析方法有着其它一些稳定性分析方法所无法比拟的优点，近年来已经越来越多的被应用到岩体的稳定性分析中，在隧道和地下支护、边坡加固、滑坡整治、坝基稳定、采矿工程等方面，发挥了重要作用，显示了其巨大的发展潜力。 本文在总结前人成果的基础上进行了以下几个方面的工作： (1)系统的介绍了块体理论及其在边坡工程及地下洞室开挖工程中的应用； (2)提出了目前块体理论研究及应用中普遍存在的问题，即多组结构面情况下复杂块体的稳定性分析问题。针对该问题，本文提出了复杂块体的自动搜索方法。该方法以结构面在临空面上的二维迹线展布图为基础进行闭合回路自动搜索，进而向上延伸，搜索出三维块体，并分析其可动性及稳定性，成功解决了任意结构面情况下复杂块体的稳定性分析问题： (3)由于目前块体理论的应用中，少有针对多结构面情况下复杂块体的稳定性分析，因而针对复杂块体建模的研究亦较少，本文针对该问题提出了块体剖切建模方法，运用该方法可以很好地实现复杂块体的三维建模； (4)采用Visual Basic编程语言进行Windows环境下的软件开发，同时调用AutoCAD图形软件作为图形显示平台。以块体理论为基础并运用本文研究的相关成果开发出一款岩体稳定性可视化分析软件KBA1．0(Key Block Analysis)。该软件能够在已探明地质情况下，给出任何复杂形式关键块体的出露位置，失稳力，体积等信息，还能够进行三维动态显示以便观察块体失稳情况。经过算例分析证明该软件界面简洁，操作简便，结果可靠，并具备实际工程中非常需要的三维动态显示功能。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1岩体的工程特性

1.1.1岩体稳定性分析的目的和意义

1.1.2岩体的力学性质

1.1.3岩体的破坏形态与机制

1.2岩体稳定性的分析方法

1.3块体理论的一些基本概念

1.4国内外研究现状

1.4.1国内研究现状

1.4.2国外研究现状

1.5本文主要工作

第二章块体理论

2.1块体的分类和定义

2.2有限性定理和可动性定理

2.2.1有限性定理

2.2.2可动性定理

2.3块体可动性的判别方法

2.3.1赤平投影法简介

2.3.2裂隙块体的矢量运算判别方法

2.4关键块体的判别

2.4.1力的平衡方程

2.4.2运动学分析

2.4.3块体运动形式的判别方法

2.4.4关键块体的判别方法

第三章块体理论在工程中的应用

3.1块体理论在岩石边坡稳定分析中的应用

3.1.1岩石边坡的特点及破坏类型

3.1.2边坡内的可动块体

3.1.3运用矢量运算方法确定边坡内的可动块体

3.2块体理论在地下洞室稳定分析中的应用

第四章基于Windows环境下的软件开发及算例分析

4.1目前软件存在的问题及软件开发的一般思路

4.2软件开发的主要技术路线

4.2.1软件设计框图

4.2.2图形显示开发

4.3复杂块体的自动搜索

4.3.1迹线网络图

4.3.2搜索闭合回路

4.3.3判别块体可动性

4.3.4关键块体搜索

4.4图形显示

4.4.1块体剖切显示

4.4.2块体失稳动态显示

4.5软件介绍及算例分析

4.5.1软件界面介绍

4.5.2算例分析

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢