节理粗糙度研究的新进展

当前采用的节理模型,如果不凭借经验,是不可能准确预测节理的剪切行为的,这已成为争论的热点。这是因为这些模型不能定量地评价节理粗糙度或尺度的重要性。介绍一种新的方法,它用分形几何来调查节理的粗糙度。这种方法已超出了简单地描述粗糙度的“症状”,而是去寻找“原因”。在该法的应用中,引入了分形几何、分维数和自相似的概念,并系统地阐述岩体节理粗糙度的统计依据和实用模型的框架。推导了分维数和起伏角与粗糙高度的标准差这两个更有用统计参数之间的重要关系。这些关系不仅为定量评价节理粗糙度提供了有用的方法,而且为解释巴顿(Barton)的经验模型(JRC-JCS)提供了基础。另外,分形模型可以为节理剪切行为的正应力作用效应和节理尺度效应提供理论模型。

能量原理在确定岩石节理抗剪强度方面的应用

为了确定剪胀节理的剪切强度,人们已开始运用能量原理研究岩体结构面(Ladanyi 和 Archambault,1970)。本项工作基于分析规则的粗糙起伏面,并且假定其是不可变形的。自然条件下的复杂岩体结构面中,很难辩认出要测量的有代表性的起伏角。Ladanyi 和 Archambault 通过假定等价结构面的张开度和结构面的有效起伏角将其成果推广到天然节理。显然,这种等量假设不是普遍适用的,而且可能导致结构面的剪切强度偏小。此外,对于弹性岩体中结构面的有效摩擦角,不同倾斜度的粗糙起伏面所组成的结构面的有效摩擦角,发生峰后剪切位移的结构面的有效摩擦角和裂隙岩体中结构面的有效摩擦角都可以用 Ladanyi 和 Archambault 方法加以扩延论证分析。