学文网[摘要]目前在地质工程中判断岩体结构是否破坏的主要方法是定值分析法。当对岩石参数指标了解不够全面时，采用定性分析的方法进行研究并不能得到岩体结构的实际情况。岩体参数有随机性，所以可以采用概率统计的方法来分析岩体的特征，从而有效判断岩体强度和变形出现的概率，该方法具有一定可靠性。
[关键词]强度准则；岩体强度；可靠度 文章编号：2095―4085（2017）04―0031―02
早在18世o就有人开始进行强度理论的研究，Rankine最早提出最大正应力这个概念。在最近几十年的发展中，逐渐成为各专家学者学习研究的重点，并且提出了具有重要价值的强度准则。岩体强度一般可以分成“经验强度准则”和“理论强度准则”两类。可靠度在工程领域的应用范围越来越广。对于岩体经验强度准则的可靠度，是根据岩体失效的概率得出，所以能够反应岩体真实的安全程度，进而作为评定安全性的重要指标之一。所有岩体工程都可能有破坏，不存在绝对安全的工程。其中可靠度越高，岩体破坏的概率越小，当概率小到某个值，岩体在使用期内一般不可能破坏。所以使用强度准则来判断岩体是否破坏时，先将强度准则概率化，使用可靠度理论，把重要参数作为随机变量，最后对工程做出正确的概率预测。
1经验强度准则的可靠度分析理论
1.1概述
可靠度用B表示，概念是在一定的时间和条件下，结构完成其功能的概率。用平均值与状态函数的标准差之间的比值，或者是n维状态面到原点坐标的最近距离表示可靠度并且作为评价的一种指标。可靠度根据岩体失效的概率得出，可以反映岩体真实的安全程度，并且作为安全性的评价指标。可靠度越高，失效率越小，其破坏概率越小。一般可靠度和失效率可以表示工程使用的可靠程度，不仅是安全性的评价尺度，同时能科学反映工程是否安全。可靠度和失效概率可以同时作为衡量工程安全的指标，也能用来进行风险分析。
1.2岩体力学参数的概率统计方法
一般运用分布参数和分布形式来描述岩石力学结构参数并且进行统计。在工程实践领域中，通常很难知道总体分布参数的准确值，所以需要根据一些样本观察值来估计某些函数参数。总体参数估计方法包括最大似然法、矩法和贝叶斯估计法等。
1.3可靠度计算的基本理论
可靠度主要算法有四种，包括可靠指标法、统计矩计算法、随机有限元法和Monte-Carlo模拟方法。最经济适用的方法是可靠指标法，有均值一次二阶矩法，改进一次二阶矩法和Jc法。对于均值一次二阶矩法，将均值在均值点上下将功能函数转变成线性化，一般选择在可靠区的线性化点避开在失效边界上，从而导致非线性函数存在很大的误差。对同一个问题，如果选择不同的状态方程，会得到不同结果的可靠度指标。将一次二阶矩改进后上述缺点将不会存在，可以把设计演算点定在最大概率失效边界上，所以适合***统计正态分布的变量，满足计算工程的要求。JC法原理是用正态分布中随机变量替代非正态分布状态下的随机变量，同时要求代替的正态分布在验算点处概率分布累积函数值与密度概率函数值等同，再根据一次二阶矩法来求解得到靠度指标β。
1.4可靠度分析中的相关变量处理方法
在可靠度分析过程中的一次二阶矩法、改进一次二阶矩法和JC法基本全是根据极限状态方程中的随机变量之间不相关或相互之间***的假设，对相关的计算过程，先将这些变量转变成互不相关，再根据之前叙述的方法求解破坏概率或可靠度指标。相关影响采用协方差矩阵把有关变量通过正交变换成没有相关变量空间，协方差阵可以表示有关变量相互之间的关系。
1.5岩块单轴抗压强度的统计特征
强度作为岩体的一个重要参数，可以通过压力机的单轴压缩试验来测量岩体单轴抗压强度。因为不同种类的岩石试件在结构上存在细微差别，导致实际测量值的强度表展现出较大的不确定性以及离散性，即使是同一块岩体上岩块的力学差异性也比较明显。产生这种离散性的原因一方面是由于岩石本身性质的变异，比如矿物质成分改变，生产条件出现不同环境，矿物质颗粒大小不同，颗粒之间连接性以及产生的胶结状，岩体裂缝的特性和不同方向，风化程度的大小以及切割岩块时受到的扰动。另一方面是由于人工操作原因引起，比如试件的尺寸大小不同，加工试件形状不同及加载荷载速率不稳定等因素。要想将这些原因全部区分开比较困难，可以通过建立恰当的分布模型来描述这种不确定的因素。
2工程应用
主要叙述在紫金山铜金矿床中的应用，它是我国大型金属矿床之一，上部金矿储量属于特大型，下部分铜矿的储量为大型。一开始是全面露天开采，经过讨论后决定金矿采用露天开采，铜矿开采同时进行。经过计算后可以得出单组岩体的可靠性指标大概在2.0左右，并且其可靠度值在97%以上，所以断定岩体的破坏性比较小。通过大量资料分析得知大部分单轴抗压概率服从正态分布，当实验统计量太大时，要首先进行参数概型分析，然后转化为正态分布进行计算。在一般的工程岩体中，多种岩体之间的相互影响，加上蚀变等影响，对于岩体的稳定性，还需要结合其他手段来验证其中和稳定性。根据矿区的岩石分布特性，对岩石进行分析计算，同时与其他数值方法进行对比。
3结语
岩体参数可以根据概率统计的方式进行分析，在分析岩体工程时考虑了各种参数的不确定性，同时考虑了初始参数的变异影响。当变异量较小时，可靠度算法与定值法相同。但是参数变化较大时，可靠度结果和定值法差异较大。
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