岩体力学参数的敏感性综合评价分析方法研究
隧道围岩力学特性的敏感性分析
蠕变模型进行有限元分析。Bui T 等[5]针
[12]
特性，考虑掌子面推进因素，给出了深埋
长明等 考虑到传统西原模型难以描述
到计算的时效性，将地层进行简化处理，
圆形洞室应力和位移的时效解析公式。
蠕变第三阶段的缺点以及蠕变参数会随
数值计算模型中将地层视为各向同性地
Boukharov 等[7] 在采用有限元软件对采
程，针对西原模型求得时间与粘滞系数
2
之间的关系，并以此建立非线性蠕变模
2.1工程概况
数值模拟
型。朱合华等[10]考虑了隧道开挖后渗流
某隧道工程是位于中国湖南省的重
对岩石蠕变特性的影响，以凝灰岩作为
要隧道工程，全长 1552m，隧洞总体方
试验对象，分别进行干燥岩石蠕变试验
向呈东偏北弧形布置。隧洞穿越地段最
成正比，R 值越大代表参数敏感性越大，
究的深埋软岩隧洞各测点沉降值而言，
结果分析
土体的体积模量、G 为岩土体的剪切模
2.4试验方案
平均极差 R 值的大小与参数敏感性
平均极差计算结果可知，对于本文所研
泊松比、E S 为岩土体的压缩模量、K 为岩
所示。
岩土工程与地基基础
安徽建筑
方向向右，y 轴正方向为沿隧洞轴线方
隧道围岩力学特性的敏感性分析
江
勇
（安庆市诚风工程质量检测有限责任公司，安徽
摘
岩土工程与地基基础
安徽建筑
作者简介：
江勇（1974-），男，安徽东至人，毕业于安徽建
筑工程学院工业和民用建筑专业，大专，高级
工程师。专业方向：土木工程 、工程结构检
测。
246000）
要：在深埋软岩引水隧洞工程中，为掌握隧洞施工期围岩变形特征，开展对隧洞支
岩土体物理力学参数
岩土体物理力学参数在边坡稳定性定量分析中，岩土体的物理力学参数往往直接控制着稳定系数和支护工程量。
常规的获取参数的方法主要有试验法、经验法、工程地质类比法、反演分析法等。
此外，当边坡稳定受成组结构面和岩桥共同控制时，仍常采用结构面连通率，即采用结构面和岩桥强度进行加权平均来求取潜在滑移面的综合抗剪强度。
以下对两种参数获取方法进行简单介绍。
1.试验法试验法一般可分为室内试验和现场试验两类。
现场试验试件尺寸一般较大，多为（50～70）cm×（50～70）cm，它能保持岩土体的原始状态，并能反映结构面二、三级起伏差对强度的影响，但加工困难，周期长，试验费用相对较高。
室内试验试件一般较小，多为扰动样，存在尺寸效应问题，但取样简单，可以开展各种不同工况下的试验，如三轴直剪试验、饱和固结快剪试验、饱和固结排水剪试验、慢剪试验等。
室内试验由于试验周期短，费用相对较低，可以大量开展。
目前，随着取样技术的发展，已具备取原状样的条件，且可在刚性伺服机上开展试验，能有效地确定有效正应力，控制剪切速度，试验成果较为真实可靠。
2.经验估算法可根据一些经验公式，如利用Hoek-Brown强度准则确定岩体的综合抗剪强度。
一般是在工程前期和缺乏试验的地区应用，该方法存在的问题是岩石强度权重偏大，应用在坚硬和极坚硬岩石中时，确定的抗剪强度常常偏高。
8.5.2 选择原则对于一些不重要或者工程前期缺乏试验资料的边坡，可通过经验法和工程地质类比法，初步确定岩土体的物理力学参数，以此估算边坡的稳定性和支护工程量。
对于一些已经失稳或正在变形的边坡，采用反演分析法来获取岩土体的物理力学参数是一种最有效的办法，但由于此时的抗剪强度已不是常规物理意义上的抗剪强度，而是岩土体抗剪强度参数、边界条件、地下水条件等因素的综合反映，因此，在应用时应严格注意条件的相似性。
同时，应考虑在工程有效期内工作条件的可能变化趋势对强度参数的影响，并适当进行调整。
波速和衰减对岩石力学参数和岩体结构变化的敏感性研究
ｆ ｃ ｕ ｔｏ ｅｅ ｔｏ ｌ ｔ ａｉｎ ｄ ｔｃｉｎ． ｕ
Ｋｅ ｙｗｏ ｄｓ： ｅｓ ｃ ｄ ｔ ｃｉ ｎ；Ａｔ ｎ ａｉｎ ｃ ｅ ｃｅ ； ａ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ｒ Ｓ ｉｍｉ ｅｅ ｔｏ ｔ ｕ ｔｏ ｏ ｆ ｉｎｔ Ｗ ｖ ｅｏ ｉｙ；Ｖｉｃ ｅａ ｔ ｏ ｙ；Ｒｏ ｋ ｍａ ｓ ｅ ｉ ｓ ｏ ｌｓｉ ｂ ｄ ｃ ｃ ｓ
ｓ ｎ１ ｔ ｂｌ ｅ ｒ
１ 引 言
春 方 运用 脉 冲叠 加 原 理 讨 论 了地震 波在 Ｋ ｌ ｎ ｅｖ ． ｉ
在地震 层析成 像方 法 中发展 最快且 研究程 度最
深 的是波速 层 析 成 像 方 法 ， 石 的弹 性 常数 （ 性 岩 弹
Ｖ ｉ 均 匀黏 弹性介质 中的传播 速度 和衰 减 ， ｏｔ ｇ 推导 出
Ｓ ｒａ ｅ ｉｌＮｏ． ９２ ４ Ａｐ ｌ ２ ０ ｉ ｒ ． ０１
现
代
矿
业
总 第４２ ９ 期 ２ １年 ４月 第 ４期 ００
Ｍ ０ＲＤＥＮ Ｉ ＮＧ Ｍ ＮＩ
波速和 衰减 对岩 石 力学 参数和 岩体 结构 变化 的敏感 性研 究
王观 石 程 渭 民 胡世 丽
（ 西理 工 大 学 ） 江
Ａｂ ｔ ａ ｔ： ａ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ｓ ｉ ｅ ｅ ｔ ｗｈ ｎ ｅｓ ｃ ｗａ ｅ ｒ ｎ ｍｉ ｉ ｉｆｒ ｎ ｏ ｋ ａ ｄ ｒ ｃ ｓ ｓｒ ｃ Ｗ ｖ ｅｏ ｉｙ ｉ ｄｆ ｒ ｎ ｅ ｓ ｉｍｉ ｖ ｔａ ｓ ｔ ｎ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｒ ｃ ｎ ｏ ｋ ｍａ ｓ ｆ ｓｒ ｔ ｒ ｔｕｃｕ ｅ，ａ ｏ ｔＫｅｖ ｎ Ｖｏｇ ｓｖｓ ｏ ｌ ｓｉ ｄｕｍ ｄ ｌ ｄ ｐ ｌｉ － ｉｔａ ｉｃ ｅａ ｔｃ ｍｅ ｉ ｍｏ ｅ ，ｍａ ｅ ｒｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｓ ｎ ｉ ｌｔ ｆｗａ ｅ ｖ — ｋ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｅ ｓｂｉ ｙ ｏ ｖ ｅ ｉ ｌ ｃｔ ｎ ｔｅ ａｉｎ ｔ ｃ ａ ｉ ｓｐ ｒ ｍｅ ｅ ａ ａ ｉｎ ｏ ｄ ｕ ｉ ｎｆ ｒ ｖｓ ｏ ｌｓｉ ｄ ｏ ｉｙ ａ ｄ ａｔｎｕ ｔｏ ｏ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒｖ ｒ ｔ ｆｍｅ ｉ ｍ ｎ ｕ ｉｏｍ ｉｃ ｅ ａ ｔｃｂｏ ｙ，ｍａ ｅ ｒ — ｉ ｏ ｋ ｅ
岩体力学的实践教学环节(2篇)
第1篇一、引言岩力学是地质工程领域的重要学科，研究岩石的力学性质、力学行为及其工程应用。
为了使学生更好地理解和掌握岩力学的基本原理和方法，提高学生的实践能力和综合素质，本文将对岩体力学的实践教学环节进行探讨。
二、实践教学环节设计1. 实验教学（1）岩石力学性质实验岩石力学性质实验是岩力学实践教学的重要环节，主要包括岩石的密度、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等指标的测定。
实验内容如下：1.1 岩石样品制备：将岩石样品加工成规定尺寸的圆柱形或立方体，并清洗干净。
1.2 岩石密度测定：采用排水法测定岩石的密度。
1.3 岩石弹性模量测定：采用超声波法测定岩石的弹性模量。
1.4 岩石抗压强度测定：采用单轴压缩试验测定岩石的抗压强度。
1.5 岩石抗拉强度测定：采用单轴拉伸试验测定岩石的抗拉强度。
1.6 岩石抗剪强度测定：采用三轴压缩试验测定岩石的抗剪强度。
（2）岩石力学模型实验岩石力学模型实验旨在模拟岩石在工程中的力学行为，主要包括以下内容：2.1 岩石裂隙扩展实验：研究岩石在加载过程中裂隙的扩展规律。
2.2 岩石破坏机理实验：分析岩石在加载过程中的破坏机理。
2.3 岩石应力波传播实验：研究岩石中应力波的传播规律。
2.4 岩石力学参数反演实验：根据岩石的力学性质反演岩石的力学参数。
2.5 岩石力学模型应用实验：将岩石力学模型应用于实际工程问题。
2.6 岩石力学数值模拟实验：采用有限元等方法对岩石力学问题进行数值模拟。
2.7 岩石力学实验数据处理与分析：对实验数据进行处理和分析，得出结论。
2.8 岩石力学实验报告撰写：根据实验结果撰写实验报告。
2.9 岩石力学实验成果展示：组织实验成果展示，交流学习经验。
2.10 岩石力学实验考核：对实验过程和结果进行考核，检验学生实践能力。
2.11 岩石力学实验总结：总结实验经验，提出改进措施。
2.12 岩石力学实验考核与评价：对实验成果进行评价，检验学生实践能力。
参数敏感性分析与试验方案优化_图文(精)
岩土力学 ! 年态时著法。
, Υ 、甲、值的变化将影响结构的变形特性并随塑性区的增大而对结构变形的影响愈加显的敏感度不仅与其本身的基准值有关 , 一即Γ , , 还与 & 二、叮, 的取值有关 , , 。
如欲进一步考虑这种参数间的相关影响’! 〔应对所讨论的问题具备一定的专业知识。
也可以应用正交试验对与其它参数相。
或灰色系统理论“’ 等 , 对参数间的相关作用进行预分析 , 经过预分析关性显著的参数进行敏感性分析时应同时令其相关参数在可能的范围内变化试验方案优化对地下工程进行稳定性分析因 , , 需要了解场地各种有关的岩体力学参数。
精确的岩体力学、参数只有通过大型原位试验才能得到又不可能大量进行因此 , 。
而大型原位试验由于费用高 , 、强度大时间长等原另一方面 , , 并不是每种岩体力学参数都必须通过大型原位试验获进行试验方案优化 , 是一个非常值得我们研得。
如何根据实际问题合理安排试验究的课题试验方案优化的含义是 , 以最小的大型原位试验工作量 , 获得足以满足工程所需精度要求的各种岩体力学参数。
参数敏感性分祈为试验方案优化提供了基础 , = 0 > 根据参数敏感度因子排序。
可将岩体力学参数区分为主要参数和次要参数 , , 从而抓住主要矛盾。
例如 , 对于高边墙的水平变形而言。
水平向地应力 & , 和岩体弹性模量 6 就 , 是主要参数 , 而其它参数是次要参数 , 主要参数必须通过大型原位试验获得 , 。
而次要参数则。
只需通过室内试验获得 , 甚至不通过试验。
而通过以往试验结果类比或凭经验获得前面我们已阐述 , , =7 > 参数敏感性分析可以避免主观错误判断对于不同的基准参数 , 集参数敏感度排序是不同的 , 因此 , 应针对具体工程问题。
进行参数敏感性分析来区分主要参数和次要参数 = ! > 而不应单凭经验行事 , 根据各主要岩体力学参数的敏感度因子的对比原则上讲 , 合理安排这些参数原位试验的相。
岩石物理敏感性分析
GeneralSensitivity analysis is the study of how the variation (uncertainty) in the output of a mathemati cal model can be apportioned, qualitati vely or quantitati vely, to different sources of variation (named "parameters" in Techlog) in the input of the model. Put another way, it is a technique for systemati cally changing parameters in a model to determine the effects of such changes.In more general terms uncertainty and sensitivity analysis investigate the robustness of a model w h en the model includes some form of mathemati cal modeling.Sensitivity analysis are useful in TechLog so as to1.increase the understanding or quantification of the system (i.e. understandingrelationships between input and output variables) and2.model developmen t (i.e. searching for errors in the model).Sensitivities in TechlogThe sensitivity analysis can be launched from the Summaries method tab in the Quanti workflow by clicking on the icon "Display the sensitivity..." displayed on the method left side bar.The analysis w ill be done for each zone separately and the results are displayed in matrix cross plots.The controlling parameters for the analysis are found in the properties doc window of the "Summaries" method, under the tab "sensitivity".Sensitivity Analysis properties in TechlogNumber of iterations: number of calculation steps. For example, a range of porosity between 0 and 0.5 [v/v] w ith a number iterations of 10 w ill cal culate the sensitivity for each increment of 0.05 [v/v].Reference used: since the summaries algorithm can be launched using several references at once (MD, TVD/ss), it is important to specify w hi ch reference w ill be used for the sensitivity analysis.By default, the Measured depth w ill be used.The analysis can be launched separately for each input curve by deactivating all the other curves.If several cutoff are activated, the results are not independent : the sensitivity of the pay w ill be depended in the results of the res w hich is depended in the results of the rock.For each input a definition of a range and a cu toff is needed.▪The range for the sensitivity can be different than the range that is used to cal culate the summaries.▪The chosen cutoff (min or max) w ill be the cutoff that w ill be used to con trol the range.Example: the sensitivity ranges for a porosity curve w i th min value of 0.1[v/v], max value of 0.3[v/v], 4 calculati on steps and a min cutoff w ill be:0.1 - 0.30.15 - 0.30.2 - 0.30.25 - 0.3The example above should then be set up as below in the Properties w indow:Creating a Tornado Chart in ExcelIf it is not possible for the .xlsx file to open autom atically (i.e. Excel 2005 or later is not installed or the operating system is not Windows), the .csv file can be copied to an appropriate com puter and the tornado chart created using Excel manually.The steps to create a tornado chart in Excel, for each interval in turn, are as follows:1. Open the .csv file in Excel.2. Select the Param eter column for all variable names, then holding down theCTRL key, also select the Min and Max Value columns, including the headings. Anexample is shown in Fig. 20.3. Insert a Chart, the select Bar and Clustered Bar.4.Click on the central vertical axis line and from the right m ouse button m enu, select 'Format Axis...', check the 'Categories in reverse order' box and change the 'AxisLabels' to Low. 5. Click on the X axis (now at the top), and from the right m ouse button m enu, select'Format Axis...', set the Axis Labels to be High.6.Click on a bar in the chart, from the right m ouse button m enu select 'Form at DataSeries', and slide the 'Series Overlap' setting to 'Overlapped'. 7. Form at the plot with desired titles, borders and colour schem es.8. Save the file as a tem plate for future use.Fig. 20: Selecting data for the Tornado ChartEffect of number of iterations on range in Sensitivity Analysis There is a tendency for the percentage of the EHC Range to reduce as the num ber of MC iterations increases. This is because with a lownumber of iterations the extreme cases (m ax and min) are still not fully representative of the com plete possible range.As the number of iterations increases the range might also increase, thus lowering a variable's impact as a percentage of that range. The computationsof min/max EHC from the analysis should not change from one run to the next. Report Files Ovewrite OptionsThe summary and outputs are contained in report files which can be either .txt or .csv files, andwhich are saved to the Reports folder in the project directory. If the option to overwrite previous files is selected, be sure to close the file before running the m odule. The m odule cannot close a file opened by anotherapplication. If the option to overwrite is not selected up to 20 different new files will be created before overwrite is autom atically set.Module LimitationsOwing to the fact that all interpretation output is stored in internal arrays while the module is running, there are limitations on the size of the arrays used. This m eans that there are also limitations on the number of iterations that can be run and the length of an interval that can be interpreted.• Determin_m c can run up to 5,000 iterations over 2,000 depth units per zone •EC_<contractor>_m c can run up to 1,000 iterations over 10,000 depth units per zone If longer intervals are required it is possible to join two intervals in the results summary using the option OPT-ZONEMERGE.Additional Output for Reservoir ModelingReservoir modellers often require a series of log curves representing differentpercentiles from the CDF of the possible results. This can be achieved in this module by selecting the CDF_OP option in the Pay Summary tab. When selected, 100versions of each output curve are saved in 100 element arrays. Each array element represents the value for that output curve from the actual Monte Carlo iteration which gave the result at the corresponding percentile. In other words, the 10th value of Phit at a given depth is the value of Phit calculated at that depth during the iteration which gave an EHC value where 90 percent of results from other iterations were greater. For reservoir modeling purposes, individual curves can easily be extracted from these arrays.。
岩石力学特性研究 – 试验和模型分析
•
•
1951年，在奥地利创建了地质力学研究组，并形成了独具一格的奥地
利学派（Muller和Stini）。
同年，国际大坝会议设立了岩石力学分会。
1956年，美国召开了第一次岩石力学讨论会。
1957年，第一本《岩石力学》专著出版（J.Talobre,法国）。
1959年，法国马尔帕塞坝溃决，引起岩体力学工作者的关注和研究。
•稳定性计算与评价
围岩
有压隧洞
岩基
岩坡
13
岩
石
力
学
二、研究内容与研究方法
1.研究内容
❖ 以边坡为例
14
工
程
地
质
研
究
方
法
（地层、岩性、结构面
岩块、结构面力 应力条件（建筑物
学性质（室内试验： 作用力、天然应力、
特征及分布、地下水等）
求变形、强度参数）
边坡岩体地质特征
地质模型建立
综合
评价
法
岩体力学性质，力学参数
四个特征：
具有一定工程地质岩组
以不连续为特征的岩体结构
赋存于一定的地质物理环境
（地应力、地下水、地温）
作为工程作用对象的地质体
3
一、岩石和其物理性质
四个特性(DIANE)：
Discontinuous
Inhomogeneous
Anisotropic
Non-elastic
基本物理指标
1. 容重和密度
容重：岩石单位体积（包括岩石孔隙体积）的重力。可分为：干容重、湿容重
和饱和容重。一般未说明含水状态时是指湿容重。
W
V
▪ 岩石的容重取决于组成岩石的矿物成分、孔隙大小以及含水的多少；
单因素法和正交试验法在参数敏感性分析中的应用
单因素法和正交试验法在参数敏感性分析中的应用刘福东，李毅，刘烨【摘要】为研究材料参数的敏感性，依托某水库扩建工程1＃泄洪洞出口顺层高边坡浅埋偏压大断面隧洞开挖，以摩尔库伦模型中五个参数为例进行敏感性研究，利用ANSYS建立三维地质有限元模型，基于FLAC3D平台进行模拟，采用摩尔库伦本构模型分析围岩参数的变化对围岩位移增量的影响，基于围岩变形增量采用单因素法以及正交试验法分析1＃泄洪洞出口段岩土各参数的敏感性。
两种方法结果均表明弹性模量、泊松比是主要影响参数，微小的变化就会对变形产生较大影响，黏聚力、内摩擦角、抗拉强度属于次要影响参数，对变形影响较小，计算结果对于类似工程具有一定的参考价值。
【期刊名称】水利与建筑工程学报【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5【关键词】岩土参数；敏感性分析；水利枢纽；摩尔-库伦模型；单因素法；正交试验法在岩土工程参数不确定性的分析中，常用的参数敏感性分析方法有单因素方法和正交试验法。
对于参数的敏感性研究方面，学者做过大量研究，拓展了应用范围与分析方法，张伯虎等［1］对锦屏二级电站引水隧洞通过ANSYS建立多个不同隧洞围岩参数和洞距数值模型，采用单因素法分析黏聚力以及洞距的敏感性；王辉等［2］依托嘎隆拉隧道对弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角和侧压力系数采用单因素法进行反分析。
对于影响因素比较少的分析，单因素法能够满足分析要求，但对于更多的因素，则需要考虑正交试验法。
段永胜等［3］基于正交试验设计法对边坡的影响因素进行了分析，得到了不同因素的敏感度；张连忠等［4］采用五因素六水平正交试验法对岩坡力学参数反演；其后方薇、付宏渊、李扬、王飞、张家铭、许飞等［5-10］学者对边坡基于正交法分析了各参数的敏感性，为边坡工程的稳定性评价提供了借鉴。
同时刘勇、秦敢等［11-12］基于正交法分析了隧道的稳定性影响因素；翟远征等［13］在地下水的模拟中应用了正交法；李炎隆等［14］基于正交试验法以面板堆石坝为例分析了邓肯-张模型中各参数的敏感性。
工程岩体试验方法标准
工程岩体试验方法标准工程岩体试验方法标准是指在工程岩体勘察、设计和施工过程中，为了获取准确的岩体力学参数和岩体工程性质，以及评价岩体的稳定性和承载能力，所制定的一系列规范的试验方法和标准。
这些标准的制定和实施，对于保障工程建设的安全和可靠性具有重要意义。
一、岩体勘察。
在进行工程岩体试验前，首先需要进行岩体的勘察工作。
岩体的勘察内容包括岩石的种类、岩体的结构、岩体的变形特征、岩体的强度参数等。
常用的岩体勘察方法包括现场观测、岩芯取样、地质雷达探测等。
通过岩体勘察，可以为后续的试验工作提供必要的数据支撑。
二、岩石力学参数试验。
岩石的力学参数是评价岩体工程性质的重要依据。
常用的岩石力学参数试验包括抗压强度试验、抗拉强度试验、剪切强度试验等。
这些试验方法可以通过岩石试样的实验数据，来确定岩石的力学参数，如弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、剪切强度等。
这些参数对于岩体的稳定性评价和工程设计具有重要的指导作用。
三、岩体变形特性试验。
岩体的变形特性是评价岩体稳定性和变形特征的重要依据。
常用的岩体变形特性试验包括岩石压缩试验、岩石拉伸试验、岩石弯曲试验等。
通过这些试验可以获取岩体的变形模量、抗拉强度、抗压强度等参数，从而对岩体的变形特性有所了解。
四、岩体稳定性评价。
岩体的稳定性评价是工程岩体试验的重要内容之一。
通过对岩体的力学参数、变形特性等试验数据的分析，可以对岩体的稳定性进行评价。
在评价岩体稳定性时，需要考虑岩体的地质构造、岩层倾角、岩体裂隙等因素，综合分析岩体的稳定性。
五、岩体承载能力试验。
岩体的承载能力是评价岩体工程性质的重要指标之一。
常用的岩体承载能力试验包括岩石轴向抗压试验、岩石轴向抗拉试验等。
通过这些试验可以获取岩体的承载能力参数，为工程设计提供重要的参考依据。
六、结论。
工程岩体试验方法标准的制定和实施，对于保障工程建设的安全和可靠性具有重要的意义。
通过对岩体的勘察、力学参数试验、变形特性试验、稳定性评价和承载能力试验等工作的实施，可以为工程设计和施工提供重要的数据支撑，保证工程岩体的安全可靠性。
矿山开采过程中的岩石力学参数测定与分析
岩石的弹性模量与泊松比测定
总结词
岩石的弹性模量是指其在弹性变形范围内应力与应变之比，而泊松比则表示横向应变与 轴向应变之比。
详细描述
岩石的弹性模量和泊松比通常通过实验室内进行的单轴或三轴压缩试验测定。在单轴压 缩试验中，对岩石试样施加逐渐增大的压力直至其达到弹性极限，然后测量其应力与应 变值，计算出弹性模量。在三轴压缩试验中，对岩石试样施加围压和轴压，同时测量其
含水率
岩石中含水分的重量与干 燥岩石重量的比值，影响 岩石的强度和变形特性。Biblioteka 岩石的力学性质弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的 能力，是衡量岩石刚度的 指标。
泊松比
表示岩石横向变形与纵向 变形的比值，反映岩石的 横向变形特性。
单轴抗压强度
岩石在单轴压力作用下的 极限抗压强度，是衡量岩 石强度的重要指标。
研究不足与展望
在实验过程中，未能完全模拟矿山实际开采条 件，如地应力场、温度场等，因此实验结果可
能存在一定误差。
同时，可以结合矿山实际开采情况，开展更深入的数 值模拟和理论研究，为矿山安全开采提供更加科学和
可靠的依据。
本研究仅针对部分岩石样本进行了实验和数值 模拟，未能全面反映不同地区和不同类型岩石 的力学特性。
岩石力学参数
包括岩石的物理性质、力学性质以及与岩石变形、强 度、破坏等相关的参数。
岩石力学参数测定
通过实验和测试方法，测定岩石的力学性质和相关参 数，为矿山开采和岩土工程提供基础数据。
岩石的物理性质
01
02
03
密度
岩石的质量与其体积的比 值，表示岩石的致密程度 。
孔隙率
岩石中孔隙体积与总体积 的比值，影响岩石的强度 和压缩性。
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标敏感度样本方案的构建；第二部分是在第一部分
的基础上，对敏感度熵值进行权重化；在前两部分
的基础上，第三部分分别对敏感度属性空间判断矩
阵、属性测度函数和识别准则进行合理构建。于是，
这三部分协同作度熵权的属性识别综合评价模型。
2.2.1 不同评价指标敏感度样本方案的构建
si
=
Wi ai
− Wi−1 − ai−1
ai Wi
(i = 2，3， ) (2)
根据式(1)，(2)可以得到不同评价指标敏感度样 本方案的集合。另外，由式(1)，(2)可知，敏感度 si 是个量纲一的非负实数，其值愈大，表明在基准状 态下，岩体的变形或松动圈对参数 a 的依赖程度愈 高，从而可以定量说明参数 a 的敏感性。 2.2.2 敏感度熵值权重化
角ϕini、最终内摩擦角ϕfin、黏聚力临界塑性应变
ε
p c
、
内摩擦角临界塑性应变
ε
p ϕ
等。这些力学参数大致可
以分为两类，即强度参数和变形参数。其中，岩体
的强度参数是决定围岩松动圈大小的关键因素，若
以松动圈大小的单一指标来评价围岩体的稳定性
时，须慎重考虑的主要因素就是这些强度参数。所
以，在选取参数或进行反分析时就需要考虑评定这
对于不同的评价指标，在进行综合评价之前，
需要构建它们的敏感度样本方案的集合。因此，首
先利用数学解析的方法或者数值计算方法如
FLAC，FEM，BEM 等，建立岩体本构模型的参数
• 2626 •
岩石力学与工程学报
2008 年
模型参数
数学解析或 数值分析方法
变形或松动圈
建立模型参数与变形或松动圈的函数关系
度参数和变形参数进行多指标的综合评价，进一步
完善模型参数敏感性分析评价体系。
2.2 敏感度熵权的属性识别综合评价模型
基于上述对本构模型参数敏感性分析的认识，
本文构建了敏感度熵权的属性识别综合评价模型，
用于解决多指标的敏感性分析问题，如图 1 所示。
敏感度熵权属性识别的敏感性综合评价模型包
括了三部分的内容。其中，第一部分为不同评价指
中图分类号：TU 45
文献标识码：A
文章编号：1000–6915(2008)增 1–2624–07
STUDY OF METHOD OF COMPREHENSIVE EVALUATION FOR PARAMETERS OF CONSTITUTIVE MODEL OF ROCK MASS
HUANG Shuling，FENG Xiating，ZHANG Chuanqing
些参数的敏感性。同样，岩体的变形大小主要取决
于岩体的变形参数，而以某一关键点围岩位移的单
一指标来评价围岩体的稳定性时，在选取参数或进
行反分析时就需要考虑评定这些参数的敏感性。鉴
于多样性现场信息的获取以及现有围岩稳定性评价
体系的完善，上述的单指标已不能适应这种变化的
需求。所以，需要考虑对影响围岩稳定性的岩体强
第 27 卷 增 1 2008 年 6 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.27 Supp.1 June，2008
岩体力学参数的敏感性综合评价分析方法研究
黄书岭，冯夏庭，张传庆
(中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071)
1
构建模型参数的敏感度方案样本集合
敏感度属性 空间判断矩阵 3 敏感度属性
测度函数
敏感度属性识别准则
敏感度 归一化矩阵
敏感度
2
熵值向量
敏感度熵值 权重化向量
敏感度属性识别的综合评价
图 1 敏感度熵权的属性识别综合评价模型 Fig.1 Comprehensive assessment model of attribute
收稿日期：2007–05–20；修回日期：2007–06–20 基金项目：国家自然科学基金重点项目(50539090)；“十一五”国家高技术研究发展计划(863)计划项目(2006AA06Z117)；中国科学院岩土力学重点实 验室开放研究基金资助项目(Z000603) 作者简介：黄书岭(1978–)，男，2002 年毕业于郑州大学环境与水利学院水利水电建筑工程专业，现为博士研究生，主要从事岩石力学试验、 强度理论和水工结构等方面的研究工作。E-mail：huangsl_2002@
摘要：针对岩体力学参数敏感性分析单指标方法的局限性，提出基于敏感度熵权的属性识别综合评价模型，这种
评价分析方法可以充分考虑各种评价指标，对模型参数的敏感性进行整体性分析，避免单指标方法评价结果的片
面性，同时该方法也为模型参数敏感性分析提供一种新思路。在此基础上，结合硬脆性岩体介质的黏聚力弱化–
摩擦强化模型，将上述的评价方法应用于锦屏二级水电站引水隧洞辅助洞围岩模型参数的敏感性分析中，分析认
敏感性分析中，以验证方法的合理性。
2 岩体本构模型参数敏感度熵权的属 性识别综合评价模型
2.1 岩体本构模型参数的敏感性分析 通常情况下，岩体介质的本构模型参数都比较
多，比如黏聚力弱化–摩擦强化模型(CWFS)，它包
括 9 个材料参数，即弹性模量 E、泊松比µ、抗拉强
度 T、起始黏聚力 cini、残余黏聚力 cres、起始内摩擦
第 27 卷 增 1
黄书岭，等. 岩体力学参数的敏感性综合评价分析方法研究
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1引言
在岩体工程的设计与施工中，力学计算分析已 经成为整体布局及局部方案和措施制定中的重要依 据，而分析结果准确性很大程度上取决于所选取的 力学参数是否准确。然而，由于岩体的矿物构造和 地质结构极其复杂，岩体的力学性质具有很大的空 间变异性，这给参数的选取带来很大的困难，即使 是通过试验或经验选取也存在较大的随机性。目前， 通过等效概化方法结合现场信息反分析求取参数的 方法是解决这一问题的主要途径[1，2]。然而，由于 影响岩体变形和破坏的强度参数和变形参数较多， 由有限的信息来求解众多参数的研究仍存在一定的 问题，故在模型给定的情况下，通过类比和经验等 方法确定力学参数的取值范围，对它们进行敏感性 分析，抓住影响问题本质的主要因素来进行反分析， 减少未知参数的个数，是关系着反分析成败的关键。 所以，岩体模型参数的敏感性分析是进行有效反分 析的前提和依据，是反分析中一个重要环节，同时 也为其他获取参数的方法提供了依据。
为，影响围岩变形和塑性区大小的主要因素为最终内摩擦角、起始黏聚力和弹性模量，其次为残余黏聚力、内摩
擦角临界塑性应变、起始内摩擦角、黏聚力临界塑性应变；再者为泊松比、抗拉强度。应用研究结果表明，这一
分析方法将会对硬脆性岩体力学参数的分析和反演提供重要的参考价值。
关键词：岩石力学；敏感度熵权；属性识别；综合评价模型；模型参数；敏感性分析
(State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071，China)
Abstract：Due to the limit of single index in the analytical method of sensibility，comprehensive assessment model of attribute recognition based on entropy weight of sensitivity is obtained. The assessment method including various appraisal indexes is used to the global analysis of the sensibility of constitutive models parameters. Also， the method for the sensibility of constitutive model parameters may give a new access. By combing with cohesion weakening and frictional strengthening of brittle rock mass，the assessment method mentioned above is used for the sensibility analysis of constitutive model parameters of surrounding rock mass in the auxiliary tunnel of Jinping II hydropower station. The results show that the main influence factors on deformation and plastic zone of surrounding rock mass are final internal friction angle，initial cohesion and elastic modulus；the next are residual cohesion，critical plastic strain of internal friction angle，initial internal friction angle and critical plastic strain of cohesion；the minor influence factors are Poisson′s ratio and tensile strength. Based on the results，more attentions should be paid to final internal friction angle，initial cohesion and elastic modulus in similar positive and back analysis and studies in the auxiliary tunnel and diversion tunnel of Jinping II hydropower station. Key words：rock mechanics；entropy weight of sensitivity；attribute recognition；comprehensive assessment model；model parameter；sensibility analysis