节理面剪切过程中细观接触规律及JRC预测方法研究

研究岩石剪切机理是预测岩石节理抗剪强度的基础。利用数值追踪技术反演了节理面直剪试验过程中细观微凸体的接触分布规律,从接触角度、接触面积和接触位置入手,分析并建立了平均接触角与岩石节理面粗糙度系数(JRC)值关系式。研究表明:①从剪应力峰值时刻对应的平均接触角来看,法向应力对接触角影响并不显著,接触角与节理面的形貌有关。剪应力与平均接触角呈现正相关,剪应力最大时刻对应的平均接触角最大。②剪切过程中大多数(90%以上)剪切位置发生在微凸体迎着剪切方向的一侧,很小一部分接触区域发生在背离剪切方向的一侧。③利用平均接触角确定JRC值进而预测节理面强度精度较高,平均误差不到5%,证明利用接触角确定JRC值进而预测节理面抗剪强度具有一定的准确性与合理性。

砂岩劈裂裂隙多因素影响下可视化渗流规律研究

基于自主研发的可视化试验装置,应用颜色示踪技术,进行空间多角度砂岩裂隙渗流试验;通过采用图像不同灰度面积处理技术、裂隙面积分析方法,进行图像分区并统计其渗流面积,首次从可视化角度得出在不同法向应力、渗透压、倾角等多因素影响下渗流扩散面积比关系式,指出裂隙渗流加速汇集效应和优势扩散面积区域。并基于裂隙面三维形态测试数据,获得裂隙面粗糙度精确JRC值,利用该JRC值得到裂隙面二维粗糙度云图,并与渗流扩散面积图像相结合,从而确定渗流优势路径范围,指出低粗糙区域是渗流的主要过流路径,进而解释了渗流扩散区域会随倾角增大而减小原因,为隧道工程实践中的防渗封堵提供依据。

岩体结构面粗糙度系数的小尺度量测及其抗剪强度分析

该文借助分形理论对岩体结构面JRC的分形特征进行定量描述 ,以小尺度的量测结果来反映大尺度范围内岩体结构面JRC值的理论公式 ,从而消除JRC和结构面抗剪强度的尺寸效应 ,较为真实地反映岩体结构面JRC的实际状态 ,获得客观。