在水利水电工程建设中,岩体的变形模量是坝工设计和基础变形稳定性分析的重要力学参数,其主要与岩体的岩性、尺寸、风化卸荷、完整性及其所处的地应力环境等因素相关,但由于岩体本身的不均匀性,使得其具有不确定性、不连续性、不稳定性等特点,变形模量的取值非常困难。因此,对工程岩体的变形模量取值研究具有重要意义。本文是在孟底沟水电站坝址区蚀变岩带工程地质特征调研的基础上,根据现场的大型变形试验成果及声波测试成果,对不同岩类组成的软硬相间(“似层状”)的复杂组合岩体,运用传统的声波—变形模量相关性分析法、算术平均法计算出蚀变岩带的变形模量值。同时,运用四种数学方法:加权平均法、层次分析法、未确知数学法及偏最小二乘回归与神经网络分析关联法,对坝基蚀变带变形模量取值进行研究,最终确定坝基蚀变带的变形模量建议值及最优取值方法。论文取得的主要研究成果如下:(1)刚性承压板试验的成本高、周期长,不可能在区域内做大量的变形试验,而声波测试则成本低,耗时短,可在区域内做大量的声波测试。本文采用非线性回归法对坝基岩体的声波测试和变形试验资料进行整理,建立坝区岩体Vp—E0的相关关系式,由声波值反推出未做变形试验点的变形模量值。该方法的运用大大节省了做承压板试验的费用成本和时间成本,是对软硬相间复杂组合岩体力学性质快速定量分析的有效手段。(2)未确知数学法是专门处理各种不确定信息的数学方法。拟建的孟底沟水电站坝基蚀变岩密集带岩体具有地质条件复杂(即蚀变岩宽度、所占比例和蚀变程度不同)和试验误差的不确定性,对此本文运用未确知数学法对蚀变岩带变形模量进行研究是可行的。(3)未确知数学法计算结果表明,蚀变岩密集带ACZ01,ACZ02的变形模量分别在4~5GPa,17~18GPa之间取值时,可信度最大,保证率可达91.56%,83.81%。采用传统的VP—E0相关性分析法计算ACZ01,ACZ02的变形模量分别为6.94GPa、18.03GPa,此时的保证率分别仅为64.29%、71.59%,因此对于这种软硬相间“互层状”岩体变形模量的计算取值,未确知数法相比传统方法更加合理可靠。因粘土化蚀变致使蚀变岩密集带ACZ01,ACZ02岩体的变形模量值分别降低了82.70%~86.16%,37.72%~41.18%,表明蚀变对岩体的变形特性影响较大。(4)虽然未确知数学法的计算过程较复杂,但其结果稳定、精细,每一个数据段的取值都能找到对应的置信度,并可以快速的找出置信度最大时的取值及其相应的保证率。本项研究针对蚀变岩密集带地质条件的差异性及不确定性,采用处理各种不确定信息的未确知数学法研究其变形模量,是对未确知数学法在地质工程领域应用的一种探索,其在地质工程领域中的进一步应用值得期待。(5)偏最小二乘回归与神经网络关联模型将偏最小二乘回归处理变量间多重相关性问题的优越性与人工神经网络处理变量之间非线性问题的优越性相结合,使人工神经网络的输入维数减少,计算时间缩短,稳定性增加。实例运用表明,该关联模型预测值的收敛速度快,误差小,和实测数据相比具有很好的拟合性。但是该计算过程较复杂,运算次数多,影响因素及各因素间的相关关系确定复杂,故并不推荐作为蚀变岩带变形模量计算的合理方法,不过当坝址区部分岩体的变形特性定性分析和定量计算出矛盾时,可以作为定量分析复核方法。(6)对坝址区内单条蚀变岩带变形模量取值时,最优的方法是VP—E0相关性分析法,该方法建立在现场大型变形试验的基础上,仅需要声波资料就可快速定量判定出岩体的变形模量值。对于坝址区右岸蚀变岩密集带ACZ01—ACZ05变形模量值的计算,最优的取值方法是未确知数学法,该方法的计算结果较其他方法更加合理、安全,并能使工程的稳定性具有较高保证率。