岩体中普遍存在结构面,其发育特征、分布规律等在很大程度上控制着岩体的性质,如力学特征、导水特征等,是导致岩体存在非均匀性、各向异性的主要原因。在各类涉及岩体的重大工程中,针对结构面的相关研究一直是贯穿于整个工程的关键问题。本文依托于中国高放废物地质处置库重点项目,利用课题组于高放废物地质处置预选区所获得的大量结构面数据,对预选区典型块段岩体结构面的几何特征进行统计研究,在此基础上建立随机-确定耦合的结构面三维网络模型,并依据此模型结合现场试验数据分析该区域岩体渗透性,为预选区岩体综合评价提供依据。具体内容如下:(1)基于RTK-GPS技术的近景摄影测量与人工接触式测量方法获取了大量的结构面精细信息,通过数据前处理,获取结构面的特征参数,实现结构面迹线三维空间分布重现。(2)在对研究区进行结构面几何特征研究之前需要将研究区的产状进行修正,进而进行结构面优势组划分。本文主要利用凝聚层次聚类算法对K均值算法进行改进之后对结构面产状进行优势组划分,同时采用Xie-Beni及Fukuyama-Sugeno指标对其分组的有效性进行验证,最终确定研究区的优势组别划分以及优势组产状的具体数据。(3)因野外露头面不是平坦的,故此在进行研究之前需对露头面进行最佳平面拟合,在拟合平面上进行迹长计算及概率分布类型模拟,模拟结果表明:研究区内结构面迹长概率模型以对数正态分布居多,小部分为Gamma分布。目前对结构面尺寸的估算一直都是利用结构面迹长进行模拟估算,本文主要利用两种方法对其结构面直径进行概率分布模拟:一种利用条件概率数值解进行估算,一种是根据平均弦长的方法进行估算,结果表明:在采用条件概率数值解估算时,由于迹线与取样窗口交切关系的存在,会导致平均直径略小于平均迹长。因本文假设结构面为圆盘模型,平均直径一般需要小于平均迹长,据此,本文采用了平均弦长估算方法进行结构面直径估算,并进行概率密度模型模拟,模拟结果表明:结构面直径与迹长的概率分布模型基本一致。(4)对于结构面的线密度可由间距计算,本文主要是在计算机上模拟研究区域并且布设多条虚拟测线,计算每条测线的平均间距,进而计算整个区域的平均间距作为表征研究区域的线密度计算依据;结构面面密度主要采用测窗法进行模拟计算,通过在研究区布设多个虚拟测窗进行平均面密度的计算,为了获得足够多的样本数据,使得数据更具有统计意义,故此在布设测窗时使得相邻测窗之间有一定范围的重合,进行整个区域的平均面密度计算。(5)根据Monte-Carlo法则,利用Mersenne twister算法生成随机数,并对其进行验证,结果发现:虽然每次模拟结果与实际数据之间存在一定的差距,但是总体上看是符合目标分布,且也在置信范围之内。为了提高模型精度且更加的符合现场实际情况,将确定结构面按照体密度不变的原则加入随机结构面模型中,建立随机-确定耦合的结构面模型。(6)利用MATLAB编写结构面三维模拟程序,实现了从拟合平面处理、概率分布模型模拟到结构面模型建立、连通模型建立等步骤。对研究区域各测区结构面几何特征参数研究及岩体渗透张量估算,结果表明:测区内部出露的结构面迹长多属于低延展性,部分达到中等延展性及高等延展性,结构面的间距属于很宽间距,整体上该测区的岩体属于大块体。