地下水封洞库单裂隙花岗岩纵波速度变化规律与预测模型

作     者：曹洋兵 吴阳 张朋 江志豪 张思怡 黄真萍 Cao Yangbing;Wu Yang;Zhang Peng;Jiang Zhihao;Zhang Siyi;Huang Zhenping

作者机构：福州大学紫金地质与矿业学院福州350108 自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室(福建省地质灾害重点实验室)福州350116 万华化学集团股份有限公司山东烟台264002 

出 版 物：《地质科技通报》 (Bulletin of Geological Science and Technology)

年 卷 期：2023年第42卷第6期

页      面：12-20页

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：福建省自然科学基金项目(2023J01424) 岩土钻掘与防护教育部工程研究中心开放基金项目(201702) 自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室(福建省地质灾害重点实验室)开放基金项目(FJKLGH2022K002) 贵州省地质矿产勘查开发局地质科研项目(黔地矿科合1号)。 

主　　题：水封洞库 单裂隙花岗岩 纵波速度 神经网络模型 声波测试 

摘      要：揭示裂隙岩体纵波速度变化规律对工程岩体质量分级与稳定性评价具有重要意义。以某地下水封洞库无充填型单裂隙花岗岩为研究对象,基于钻孔电视成像、水压致裂法地应力测试与声波全波列测井,获取了384组单裂隙花岗岩的几何特性、受力状态与纵波速度,构建起了预测单裂隙花岗岩纵波速度的进化-神经网络模型,分析了关键指标影响下单裂隙花岗岩纵波速度的变化规律。研究表明:该水封洞库单裂隙花岗岩纵波速度分布于4300~5330 m/s之间,82.3%的纵波速度在4700~5200 m/s之间;选取裂隙法向应力、平均张开度与倾角作为单裂隙花岗岩纵波速度的预测指标是合理可行的;将现场测试数据分为训练样本与测试样本,基于遗传算法优化神经网络权值、阈值的进化-神经网络模型构建出单裂隙花岗岩纵波速度预测模型,其测试误差最大仅为2.9%,85%的样本测试误差不超过1.5%,预测模型精度较高。分析了纵波速度变化规律,发现单裂隙花岗岩纵波速度随裂隙法向应力增大而增大,但当法向应力增至5 MPa后的纵波速度增大速率逐渐减小,纵波速度随裂隙张开度增大而逐渐减小,纵波速度在裂隙倾角小于40°时无明显变化,此后纵波速度随倾角增大而增大。