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Modeling of Mechanical Behavior of Fractal Rock Joint 被引量:2
1
作者 Jinan bang Marek A. Kwasniewski( Resources Engineering School. University of Science and Technology Beijing, Bejing 100083, China)( Rock Mechanics Laboratory, Faculty of Mining and Geology, Technical University of Silesia, Gliwice , Poland) 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS CSCD 1999年第3期157-164,共8页
The present study shows that naturally developed fracture surfaces in rocks display the properties of self-affine fractals. Surface roughness can be quantitatively characterized by fractal dimension D and the intercep... The present study shows that naturally developed fracture surfaces in rocks display the properties of self-affine fractals. Surface roughness can be quantitatively characterized by fractal dimension D and the intercept A on the log-log plot of variance: the former describes the irregularity and the later is statistically analogues to the slopes of asperities. In order to confirm the effects of these fractalparameters on the properties and mechanical behavior of rock joints, which have been observed in experiments under both normal andshear loadings, a theoretic model of rock joint is proposed on the basis of contact mechanics. The shape of asperity at contact is assumed to have a sinusoidal form in its representative scale r, with fractal dimension D and the intercept A. The model considers different local contact mechanisms, such as elastic deformation, frictional sliding and tensile fracture of the asperity. The empirical evolution law of surface damage developed in experiment is implemented into the model to up-date geometry of asperity in loading history. The effects of surface roughness characterized by D, A and re on normal and shear deformation of rock joint have been elaborated. 展开更多
关键词 fractal roughness mechanical behavior rock joints fractal dimension the intercept contact mechanics normal stiffness shear stiffness surface damage
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基于分形理论的岩体粗糙裂隙中溶质运移预测模型研究
2
作者 苗柯韩 黄勇 +1 位作者 马晓凡 王超琦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2527-2538,共12页
为研究裂隙面粗糙度对粗糙裂隙中溶质运移过程的影响,以及粗糙度对水动力弥散系数D_(L)和溶质运移速度V_(t)的控制作用,基于分形理论计算了不同裂隙的粗糙度和定水头下的水力开度,讨论了裂隙面粗糙度对粗糙裂隙中溶质运移过程的影响以... 为研究裂隙面粗糙度对粗糙裂隙中溶质运移过程的影响,以及粗糙度对水动力弥散系数D_(L)和溶质运移速度V_(t)的控制作用,基于分形理论计算了不同裂隙的粗糙度和定水头下的水力开度,讨论了裂隙面粗糙度对粗糙裂隙中溶质运移过程的影响以及不同分形维数裂隙的渗流量和流速。通过耦合Navier-Stokes方程和对流−扩散方程(advection-diffusion equation,简称ADE)获得了裂隙中溶质运移穿透曲线,利用ADE经典解析解耦合直接模拟的穿透曲线,得到了水动力弥散系数D_(L)和溶质运移速度V_(t),讨论了D_(L)和V_(t)对溶质的控制作用及其与粗糙度的相关性,建立了基于分形理论的粗糙裂隙中溶质运移预测模型,并将该模型与直接模拟和基于几何特征的预测模型进行了对比验证。研究结果表明:分形维数D和幅度参数K_(v)表征裂隙面粗糙度的效果较好,D_(L)和V_(t)与分形参数DK_(v)的相关性较高,所建立模型对于岩体粗糙裂隙中的溶质运移模拟具有很好的适用性和准确性。 展开更多
关键词 岩石力学 粗糙岩体单裂隙 溶质运移 裂隙粗糙度 分形理论
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一种新的岩石节理面三维粗糙度分形描述方法 被引量:24
3
作者 孙辅庭 佘成学 蒋庆仁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2238-2248,共11页
研究并提出一种新的岩石节理面三维粗糙度分形描述方法。首先,基于激光扫描数据将节理表面离散成三角网,并建立与剪切方向相关的三维均方根抵抗角的计算方法。其次,运用分形数学理论,提出一种新的基于三维均方根抵抗角的节理面粗糙度分... 研究并提出一种新的岩石节理面三维粗糙度分形描述方法。首先,基于激光扫描数据将节理表面离散成三角网,并建立与剪切方向相关的三维均方根抵抗角的计算方法。其次,运用分形数学理论,提出一种新的基于三维均方根抵抗角的节理面粗糙度分形描述方法。最后,采用新方法对天然玄武岩节理和花岗岩张拉型节理的粗糙特性进行分析。研究结果表明,提出的新方法能够较全面地反映节理面的三维几何形貌信息,并能描述节理粗糙度的各向异性特性。研究成果为进一步建立岩石节理面的三维剪切强度公式和剪切本构理论奠定了基础。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 粗糙度 分形 各向异性
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天然岩体结构面粗糙度各向异性、尺寸效应、间距效应研究 被引量:36
4
作者 葛云峰 唐辉明 +3 位作者 王亮清 赵斌滨 吴益平 熊承仁 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期170-179,共10页
为了研究天然岩体结构面粗糙度评价结果影响因素,以重庆武隆地区大尺寸岩体结构面为例,运用三维激光扫描技术,基于Grasselli改进法描述粗糙度在不同采样方向、尺度与精度下的变化规律。结果显示:所选用的天然岩体结构面具有明显的各向... 为了研究天然岩体结构面粗糙度评价结果影响因素,以重庆武隆地区大尺寸岩体结构面为例,运用三维激光扫描技术,基于Grasselli改进法描述粗糙度在不同采样方向、尺度与精度下的变化规律。结果显示:所选用的天然岩体结构面具有明显的各向异性、正尺寸效应和间距效应,因此在进行粗糙度评价时,采样方向务必与剪切方向保持一致,采样尺寸与采样间距应大于等于和小于等于有效采样尺寸与间距;为便于不同评价方法间结果对比,应保证在相同的采样参数下开展研究。 展开更多
关键词 岩石力学 岩体结构面粗糙度 各向异性 尺寸效应 间距效应 激光扫描
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基于两体相互作用问题的粗糙表面形貌描述指标系统的研究 被引量:28
5
作者 易成 王长军 +2 位作者 张亮 陈忠辉 谢和平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期2481-2492,共12页
在考虑坝体与坝基的相互作用问题时,需要对坝基粗糙表面的粗糙程度进行恰当的描述,工程界希望这种描述方法能够与界面的抗剪切力学性能建立一一对应关系。据此,分析以往研究中一些描述表面粗糙形貌的指标所存在的问题,指出用分形维数描... 在考虑坝体与坝基的相互作用问题时,需要对坝基粗糙表面的粗糙程度进行恰当的描述,工程界希望这种描述方法能够与界面的抗剪切力学性能建立一一对应关系。据此,分析以往研究中一些描述表面粗糙形貌的指标所存在的问题,指出用分形维数描述表面粗糙可能适合于机械摩擦这样的粗糙精细的场合,对于研究具有岩石粗糙表面的两体相互作用问题,粗糙尺度太大,分形维数描述方法不能直接使用。然而,借助分形理论,经6个粗糙的岩石试件表面的激光扫描数据处理分析,提出一个新的描述表面粗糙形貌的指标Rd。Rd指标的合理性在于放大了大尺度细节的作用,这与大尺度粗糙细节对力学性能影响大的事实相吻合的,且Rd指标值域比传统分维值要大,易于区分不同的粗糙表面。此外,Rd的取值与测量方向无关,适合一一对应地描述某一区域的粗糙程度。通过对一系列典型图形和实测粗糙岩石表面采用不同描述指标进行对比分析计算,验证Rd指标的合理性。然而,考虑到描述指标既需要对粗糙表面在不同方向测量具有不变性,又要能够反映粗糙表面在不同方向剪切受力时界面力学性能不同这一现实,单一的粗糙描述指标不能同时完成上述两项任务。经过理论和数值分析,提出一个描述粗糙起伏的形状因子参数λ,其与Rd指标共同构筑一个新的表面粗糙程度的双参数描述系统。在该系统中,形状因子参数λ可考虑剪切受力方向的不同对界面力学性能的影响,且Rd指标则不受方向的影响。对于沿着试件宽度形状因子为常量的特定情况,给出双参数描述系统与界面力学性能建立联系的基本表达形式,并对影响因素进行分析。 展开更多
关键词 岩石力学 粗糙表面 分形 粗糙度指标 形状因子 小波分析 抗剪切力学性能
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岩石-混凝土两相介质胶结面抗剪强度分形描述 被引量:18
6
作者 朱珍德 邢福东 +1 位作者 渠文平 陈卫忠 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期2910-2917,共8页
针对润扬大桥南汊悬索桥锚碇胶结面抗剪强度取值问题,运用分形几何理论,从岩体结构面起伏角的角度出发,建立了均方根角法(ARMSS)测算岩石与混凝土胶结面轮廓线的分形维数,并给出了分形维数与粗糙系数(JRC)之间的相关关系。通过大量的混... 针对润扬大桥南汊悬索桥锚碇胶结面抗剪强度取值问题,运用分形几何理论,从岩体结构面起伏角的角度出发,建立了均方根角法(ARMSS)测算岩石与混凝土胶结面轮廓线的分形维数,并给出了分形维数与粗糙系数(JRC)之间的相关关系。通过大量的混凝土–花岗岩粗糙胶结面抗剪强度试验,探讨了两相介质胶结面粗糙度对其抗剪强度参数值大小、剪切变形特性以及剪切破坏机制的影响,得到了胶结面粗糙度分形维数与抗剪强度指标之间的经验关系式。研究结果为润扬大桥南汊悬索桥南北锚碇抗滑结构设计提供了可靠的理论依据和借鉴作用。 展开更多
关键词 岩石力学 分形维数 粗糙系数 分形描述 抗剪强度 胶结面
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基于分形理论的裂隙岩体地下水溶质运移模拟 被引量:10
7
作者 王锦国 周志芳 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1358-1362,共5页
岩体裂隙面是粗糙不平的,具有分形特征。裂隙本身可以看成由上下两裂隙面叠合而成的,可以应用分形几何理论来模拟粗糙裂隙面和裂隙张开度的分布情况。在用分形理论模拟裂隙面及裂隙张开度的基础上,用特征有限元方法对粗糙裂隙中的溶质... 岩体裂隙面是粗糙不平的,具有分形特征。裂隙本身可以看成由上下两裂隙面叠合而成的,可以应用分形几何理论来模拟粗糙裂隙面和裂隙张开度的分布情况。在用分形理论模拟裂隙面及裂隙张开度的基础上,用特征有限元方法对粗糙裂隙中的溶质运移进行了模拟。模拟结果显示,考虑裂隙面的粗糙度,模拟其中的溶质运移更符合实际情况。与平均张开度下光滑裂隙中的溶质运移相比,粗糙裂隙中的浓度锋面更落后,而且存在不均匀性和各向异性的特点。 展开更多
关键词 岩石力学 分形 粗糙度 地下水 溶质运移模拟 岩体裂隙面
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一种新的裂隙三维表面粗糙度表征方法 被引量:12
8
作者 张鹏 李宁 陈新民 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第A02期3477-3483,共7页
在T.Belem三维表面粗糙度表征理论的基础上,进一步引入与剪切方向、渗流方向密切相关的裂隙表面局部坡向概念,从定义裂隙表面三维几何形态离散化后的局部倾斜角与局部坡向入手,提出描述裂隙各向异性的三维表面粗糙度参数JRC估计方法,并... 在T.Belem三维表面粗糙度表征理论的基础上,进一步引入与剪切方向、渗流方向密切相关的裂隙表面局部坡向概念,从定义裂隙表面三维几何形态离散化后的局部倾斜角与局部坡向入手,提出描述裂隙各向异性的三维表面粗糙度参数JRC估计方法,并与传统方法进行对比分析。研究表明,提出的裂隙粗糙度的表征方法抓住了裂隙表面几何特征对其力学特性影响的关联特征,较好地反映出裂隙具有强烈的各向异性特征,算例试验表明传统忽略各向异性的JRC表征结果与实际情况偏差为15%~35%。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙 粗糙度 各向异性
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基于Grasselli模型的一个新的岩石节理三维粗糙度指标 被引量:11
9
作者 陈曦 曾亚武 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期700-712,共13页
岩石节理粗糙度是影响岩体剪切力学特性和渗流特性的关键因素。为了获得一个具有各向异性特征且能够反映节理剪切机制的三维粗糙度指标,采用三维激光扫描仪对4组砂岩节理开展了形貌扫描试验,结合Grasselli模型的思想,提出了一个新的三... 岩石节理粗糙度是影响岩体剪切力学特性和渗流特性的关键因素。为了获得一个具有各向异性特征且能够反映节理剪切机制的三维粗糙度指标,采用三维激光扫描仪对4组砂岩节理开展了形貌扫描试验,结合Grasselli模型的思想,提出了一个新的三维粗糙度指标θ_(R)^(*)。为了验证新指标的合理性,将其与其他3种模型进行了对比,分析结果表明:相较于Grasselli模型、Liu模型以及Tian模型,新模型与形貌测试结果更加吻合。首次提出了迎剪侧视倾角密度函数的概念,并发现Liu模型实质上遵循Weibull分布。相较于Grasselli模型、Liu模型以及Tian模型的理论密度函数,新模型的密度函数与试验实测结果更加吻合,从而证明了新模型的合理性。新的粗糙度指标更为简单,仅考虑迎剪侧视倾角的作用,量纲和物理意义明确,且和节理的粗糙度呈正相关,试验结果也表明新指标能够较好的反映节理粗糙度的各向异性。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 粗糙度指标 Grasselli模型 各向异性
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新的岩石节理粗糙度指标研究 被引量:26
10
作者 孙辅庭 佘成学 万利台 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2513-2519,共7页
首先,基于节理轮廓线提出一个剪切粗糙度指标(SRI),新指标由3个粗糙度参数构成,描述节理平均起伏度、起伏的方向性、起伏分布特点以及粗糙的分形特性,并建立新指标与JRC之间的拟合关系。其次,基于三角形面积单元离散的三维节理面,将剪... 首先,基于节理轮廓线提出一个剪切粗糙度指标(SRI),新指标由3个粗糙度参数构成,描述节理平均起伏度、起伏的方向性、起伏分布特点以及粗糙的分形特性,并建立新指标与JRC之间的拟合关系。其次,基于三角形面积单元离散的三维节理面,将剪切粗糙度指标推广到三维形式,从而使得新指标能够描述节理的三维形貌特征。最后,以张拉型花岗岩节理作为算例,计算结果表明新指标能较好地反映节理的各向异性粗糙特性。新指标物理意义明确,计算方便,能够表征节理的主要粗糙特性,为进一步研究岩石节理的剪切力学特性奠定基础,具有重要的理论意义。 展开更多
关键词 岩石力学 节理 起伏度 粗糙度 粗糙度指标 分形
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岩石节理三维粗糙度各向异性表征新方法 被引量:1
11
作者 张世民 王秀婷 吴勇 《人民长江》 北大核心 2017年第15期76-80,共5页
针对传统二维节理面粗糙度表征方法的不足,提出一种新的岩石节理面三维粗糙度描述方法。首先,利用光学扫描系统得到节理表面点云数据并建立三维模型;运用改进的变异函数方法,提出一种新的基于正态分布模型参数的三维粗糙度(VA)方法;最后... 针对传统二维节理面粗糙度表征方法的不足,提出一种新的岩石节理面三维粗糙度描述方法。首先,利用光学扫描系统得到节理表面点云数据并建立三维模型;运用改进的变异函数方法,提出一种新的基于正态分布模型参数的三维粗糙度(VA)方法;最后,运用新方法对花岗岩张拉型节理表面的粗糙特性进行分析。结果表明,提出的新方法能够反映节理面的起伏变化、频率和分形特征,并因此能描述出节理粗糙度的各向异性特性。 展开更多
关键词 节理 粗糙度 各向异性 变异函数 岩石力学
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分形在岩土材料断裂研究中的应用
12
作者 王文仲 卜宪华 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 1999年第4期408-411,共4页
综述了分形理论在岩土材料断裂力学。
关键词 分形 岩土力学 损伤 粗糙度 断裂力学 岩土材料
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数码摄影测量及三维建模在岩体结构面粗糙度教学中的应用 被引量:6
13
作者 王章琼 白俊龙 张明 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2020年第3期45-47,52,共4页
岩体结构面粗糙度及其各向异性是岩体力学课程的重点和难点内容。该文采用数码相机对岩体结构面进行倾斜摄影测量,在Context Capture软件中建立结构面实景模型,采用Cloud Compare软件对三维实景模型进行剪切和点云简化;在MATLAB软件中... 岩体结构面粗糙度及其各向异性是岩体力学课程的重点和难点内容。该文采用数码相机对岩体结构面进行倾斜摄影测量,在Context Capture软件中建立结构面实景模型,采用Cloud Compare软件对三维实景模型进行剪切和点云简化;在MATLAB软件中获得不同剪切方向上的起伏曲线,进而确定各起伏曲线粗糙度系数,并评价其各向异性特征。将上述成果用于岩体力学课程的教学,直观、生动地展示了结构面粗糙特性,取得了良好效果。 展开更多
关键词 数码摄影测量 结构面粗糙度 各向异性 岩体力学
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基于离散裂隙网络的岩体各向异性莫尔-库仑表征方法研究 被引量:1
14
作者 王培涛 刘操 +2 位作者 马驰 任奋华 蔡美峰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期3266-3280,共15页
结构面的空间分布及几何粗糙度对岩体的各向异性力学特性影响显著,是影响工程稳定性的重要因素。通过建立粗糙裂隙网络数值模型,分别开展不同加载角度、不同双轴围压下的节理岩体数值试验研究,分析不同尺寸、几何类型条件下岩体的破坏... 结构面的空间分布及几何粗糙度对岩体的各向异性力学特性影响显著,是影响工程稳定性的重要因素。通过建立粗糙裂隙网络数值模型,分别开展不同加载角度、不同双轴围压下的节理岩体数值试验研究,分析不同尺寸、几何类型条件下岩体的破坏模式和声发射特性;基于最小二乘原理分析各向异性莫尔圆分布特征。结果表明:粗糙节理网络模型与直线型节理网络模型在破坏模式、声发射模拟、尺寸效应方面均表现出显著的差异性,节理岩体抗压强度、抗剪强度参数呈现出的一定的各向异性,不同加载方向条件下,节理岩体的峰值强度、莫尔圆形态与抗剪指标均呈现显著变化,节理几何形态对岩体的强度和破坏模式影响显著。研究结果对岩体的各向异性抗剪力学特性的分析具有重要参考价值。 展开更多
关键词 岩石力学 离散裂隙网络 分形 莫尔-库仑准则 各向异性 抗剪强度
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考虑分形特征的节理面渗流计算模型 被引量:14
15
作者 王刚 黄娜 +3 位作者 蒋宇静 李博 吴学震 张学朋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第A02期3397-3405,共9页
粗糙表面对节理渗流影响显著,但难以定量描述,几何分形作为描述岩石节理表面形貌特征的一种方法,近年来得到了广泛应用。为了准确表述节理表面粗糙形态对节理渗流的影响,基于节理接触面积和开度,结合节理面分形特征影响,建立节理面水力... 粗糙表面对节理渗流影响显著,但难以定量描述,几何分形作为描述岩石节理表面形貌特征的一种方法,近年来得到了广泛应用。为了准确表述节理表面粗糙形态对节理渗流的影响,基于节理接触面积和开度,结合节理面分形特征影响,建立节理面水力开度计算分形修正公式。以自然节理试件为原型预制类岩石材料节理试件,通过激光测试获取节理表面三维形貌数据,应用立方体覆盖法计算节理试件的分形维数,并进行剪切–渗流耦合试验,计算剪切试验过程中水力开度变化规律。同时计算节理试件平均开度以及接触面积比在剪切过程中的变化规律,并应用Zimmerman计算公式、Yeo修正计算公式和分形修正公式分别计算节理面的水力开度,将计算结果与实测值进行比较。分析表明:分形修正公式与试验测试值吻合较好,实现了节理面接触面积、节理开度和节理面分形维数的良好耦合,能更为全面地描述节理面的渗流特性,具有较好的适用性。 展开更多
关键词 岩石力学 粗糙节理 分形维数 水力开度 接触面积
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基于钻孔摄像技术的孔壁剖面线形貌特征描述方法及其应用研究 被引量:7
16
作者 王益腾 王川婴 +3 位作者 邹先坚 韩增强 王超 胡胜 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期3412-3420,共9页
在岩体工程性质勘察过程中,获取精细岩体结构面性质对工程的合理设计、预防施工过程中的地质灾害有着重要意义。为了获取深部岩体结构面的形貌特征,针对在钻孔中观察到的环形结构面剖面线,开展基于数字钻孔摄像技术的孔壁剖面线形貌特... 在岩体工程性质勘察过程中,获取精细岩体结构面性质对工程的合理设计、预防施工过程中的地质灾害有着重要意义。为了获取深部岩体结构面的形貌特征,针对在钻孔中观察到的环形结构面剖面线,开展基于数字钻孔摄像技术的孔壁剖面线形貌特征研究,提出一种孔壁剖面线形貌特征描述方法。该方法首先以钻孔的孔壁平面展开图为基础数据,采用数字图像处理技术从孔壁平面展开图中提取出结构面剖面线,分析孔壁上岩体结构面产状等基本信息;然后,通过计算并统计各个方向上剖面线的形貌特征参数,以其分布规律来描述结构面的形貌特征;最后,根据结构面形貌特征参数的分布规律,判断结构面的力学特性,形成粗糙度系数玫瑰图。结果表明该描述方法能够很好的表现出孔内结构面粗糙度的各向异性特征,解决了深部岩体结构面形貌特征难以获取的难题。 展开更多
关键词 岩石力学 数字钻孔摄像技术 结构面形貌特征 节理粗糙度系数(JRC) 各向异性 原位测量
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拉应力作用下黑砂岩剪切破裂面粗糙度表征及各向异性特征研究 被引量:3
17
作者 陈珺 周辉 +4 位作者 侯靖 卢景景 张传庆 崔国建 倪绍虎 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期2623-2633,共11页
地下洞室围岩开挖卸荷常发生张拉、剪切等破坏模式。为研究不同破坏模式对岩石破裂面形貌特征的影响,基于黑砂岩直接拉伸与拉伸剪切试验,通过引入二维、三维粗糙度评价指标,定量表征岩石破裂面的形貌特征,获得了拉应力作用下岩石破裂面... 地下洞室围岩开挖卸荷常发生张拉、剪切等破坏模式。为研究不同破坏模式对岩石破裂面形貌特征的影响,基于黑砂岩直接拉伸与拉伸剪切试验,通过引入二维、三维粗糙度评价指标,定量表征岩石破裂面的形貌特征,获得了拉应力作用下岩石破裂面粗糙度随应力状态的变化规律,简要探讨了不同破裂机制对破裂面形貌影响。研究发现各类粗糙度评价指标均随拉应力的增大而呈线性减小趋势。同时,基于各向异性特征参数K_a的度量,相比二维粗糙度评价指标θ_(max)/(C+1)_(2D),三维评价指标θ_(max)/(C+1)_(3D)更能准确表征岩石破裂面的粗糙特性,其与拉应力之间呈指数型变化关系。对于直接拉伸试验,岩石破裂面形貌差异最小;而对于拉伸剪切试验,随着拉应力的减小,破裂面各向异性程度逐渐增大。研究结果表明不同的岩石破坏模式和破裂机制是造成破裂面形貌特征具有差异性的根本原因。 展开更多
关键词 岩石力学 拉伸剪切试验 完整岩石 粗糙度指标 各向异性
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基于三维激光扫描技术的结构面抗剪强度?参数各向异性研究 被引量:25
18
作者 游志诚 王亮清 +1 位作者 杨艳霞 石长柏 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期3003-3008,共6页
结构面粗糙度系数(JRC)是影响结构面抗剪强度的关键因素之一,结构面粗糙度和结构面抗剪强度各向异性研究对于工程岩体变形和稳定性分析具有十分重要的意义。鉴于目前基于三维激光扫描技术进行分形维数与结构面抗剪强度各向异性的研究成... 结构面粗糙度系数(JRC)是影响结构面抗剪强度的关键因素之一,结构面粗糙度和结构面抗剪强度各向异性研究对于工程岩体变形和稳定性分析具有十分重要的意义。鉴于目前基于三维激光扫描技术进行分形维数与结构面抗剪强度各向异性的研究成果较少,本文以贵州省某水库拱坝地基白云岩结构面为研究对象,采用三维激光扫描技术获取结构面表面形貌数据,建立表面形态三维数字高程模型,基于变差函数法研究结构面分形维数的各向异性。根据Barton标准轮廓曲线建立粗糙度系数(JRC)与分形维数(D)之间的函数关系式。根据结构面粗糙度各向异性与结构面的实际受力状态,基于Barton方程进行结构面抗剪强度参数的各向异性研究,结果表明:c,φ值分别为0.20~0.75 MPa和9.09°~36.87°,并且各向异性均较明显,在同一剪切方向φ值越小,c值呈越大的趋势。 展开更多
关键词 岩石力学 结构面粗糙度系数 分形维数 抗剪强度 各向异性 三维激光扫描技术
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天然岩石节理双阶粗糙度分形特征研究 被引量:12
19
作者 孙盛玥 李迎春 +1 位作者 唐春安 李博 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2502-2511,共10页
为细化三维岩石节理粗糙度的表征、实现一阶大起伏及二阶小凸起的定量分离及量化,首先基于经典的三角棱镜法(triangular-prism method,TPM)将临界网格尺寸及临界波矢量确定为定量分离双阶粗糙度的界限参数。然后采用功率谱密度法(power ... 为细化三维岩石节理粗糙度的表征、实现一阶大起伏及二阶小凸起的定量分离及量化,首先基于经典的三角棱镜法(triangular-prism method,TPM)将临界网格尺寸及临界波矢量确定为定量分离双阶粗糙度的界限参数。然后采用功率谱密度法(power spectrum density,PSD)分别计算双阶粗糙度表征参数,即一阶大起伏及二阶小凸起的分形维度及均方根粗糙度。以大尺寸天然花岗岩节理面为例计算并研究双阶分形参数的尺寸效应。结果表明:(1)TPM方法普遍适用于分离各尺寸节理面的双阶粗糙度,而临界网格尺寸及临界波矢量值则应视节理面尺寸范围而定;(2)100 mm×100 mm到1000 mm×1000 mm范围内的各尺寸节理面的一阶大起伏和二阶小凸起均具有各自的分形维度及均方根粗糙度;(3)双阶分形维度均具有随机尺寸效应。随着节理面尺寸的增大,一阶大起伏的均方根粗糙度不断增大,二阶小凸起的均方根粗糙度则平稳变化,且一阶大起伏的均方根粗糙度显著大于二阶小凸起的均方根粗糙度。双阶粗糙度的细化表征有助于深入分析结构面剪切过程,为诸如滑移型岩爆等地质灾害的预警提供理论基础。 展开更多
关键词 岩石力学 节理粗糙度 双阶分形维度 双阶均方根粗糙度 尺寸效应
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考虑裂隙面粗糙度和开度分形维数的岩石裂隙渗流特性研究 被引量:7
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作者 赵明凯 孔德森 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1993-2002,共10页
岩石裂隙的粗糙度表征及其渗流特征的描述一直是岩石力学和工程地质领域的难点和热点问题。基于分形理论和流体力学基本原理,首先量化裂隙面的不规则粗糙元素,建立相对粗糙度与分形维数以及裂隙微观结构参数之间的定量关系。然后将粗糙... 岩石裂隙的粗糙度表征及其渗流特征的描述一直是岩石力学和工程地质领域的难点和热点问题。基于分形理论和流体力学基本原理,首先量化裂隙面的不规则粗糙元素,建立相对粗糙度与分形维数以及裂隙微观结构参数之间的定量关系。然后将粗糙度对渗流的影响转化为裂隙等效开度对流动特性的影响,结合裂隙开度与裂隙长度之间遵循的幂律关系,建立粗糙裂隙的渗透率计算模型。最后研究分形维数和裂隙的几何特征对渗流特性的影响,并使用相关试验数据验证模型的合理性。研究结果表明:裂隙粗糙度对渗流的影响不可忽视,渗透率与裂隙最大开度之间呈平方关系,裂隙开度和粗糙元素几何特征是影响渗流性能的关键因素。建立的渗透率模型不含任何经验常数,避免数据处理的繁琐过程,具有良好的适用性。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙 几何特征 分形维数 相对粗糙度 渗流特性
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