原理与方法

5.3.1　原理与方法

为进一步认识云冈石窟崖壁结构面与危岩体分布之间的规律，我们采用概率模型对石窟区结构面进行了模拟。模拟过程中，首先在现场实测裂隙参数，并据此对研究区的裂隙进行分组；在确定裂隙的分组后，对每组测试得到的裂隙进行统计，确定该组裂隙的空间位置分布、裂隙的方向、裂隙的大小，以及上述参数的统计特征指标，如均值、方差等；在此基础上，建立起各参数的概率模型，利用计算机生成裂隙基本参数，建立起裂隙的空间三维结构面模型。

岩体结构面网络模拟是利用统计学原理，采用Monte Carlo随机模拟方法在计算机上模拟岩体内的结构面网络。它是建立在对结构面系统测量的基础上的，其模拟结果不仅与结构面的实际分布在统计规律上一致，而且还可以由局部到全体、由表及里，得到石窟岩体的整体结构特征，有助于人们直观了解石窟岩体内部结构面的分布规律，掌握在一般情况下难以观察、测量的岩体内部的结构特征。它实质上是结构面的分布在二维平面或三维空间内的一种扩展性预测。

通过初步统计与聚类分析，将研究区分为东部、中部和西部3个区域，分别建立其裂隙网络模型。图5.4、图5.5、图5.6分别为石窟东部区域、中部区域及西部区域的结构面分布散点图及结构面等密度图，据此可将3个区的结构面分别分为3组、3组及4组（包括层面），每一组结构面的倾向、倾角、间距、删节半迹长结果见表5.1。从统计结果可以看出，结构面的倾向和倾角多接近正态分布或均匀分布，间距多接近负指数分布，删节半迹长多接近负指数分布或泊桑分布。据此可以进一步得到每组结构面的概率模型参数值。

图5.4　东部结构面散点图与等密度图

图5.5　中部结构面散点图与等密度图

图5.6　西部结构面散点图与等密度图

表5.1　云冈石窟裂隙网络模型参数统计结果表