节理岩体强度的统计描述

岩体中存在大量节理、裂隙，其分布杂乱无章，节理分布的复杂特征可以借助分形方法来描述。本文基于岩体节理断裂扩展和剪切滑移两种失稳破坏机制，运用统计断裂力学方法建立了两种破坏方式下节理岩体强度的理论表达式。结果表明，岩体强度强相关于岩体中节理分布的分形维数，分维增大导致岩体强度非线性降低。本文研究表明，分形和统计断裂力学相结合，为建立节理岩体强度与其内部结构缺陷之间的联系提供了新途径。     

岩石节理表面粗糙度的分形表征

岩石节理表面是一个介于2～3维之间的结构复杂、形态不规整的空间，统计上遵从分形的规律，适于采用分数维对其不规整几何量进行定量描述。本文重点叙述和讨论节理表面粗糙轮廓线的分形表征方法，以及分线数（D）与粗糙度系数（JRC）之间的经验关系。     

节理粗糙度的分维测定法

本文根据分形理论,认为断裂面具有分形特征,可用分维来描述断裂面的起伏程度。介绍了断裂面的分维测定方法,并讨论了JRC与分维D的关系,给出了经验公式。     

关于节理面分形的探讨

给出了几种节理的分形量测方法,讨论了岩石节理粗糙性的分形模拟,分维数与JRC之间的关系,以及尺度效应对分形模拟的影响.可以说,在一定的尺度范围内,完全可以用分形定量地刻画节理的粗糙性.     

节理岩体强度的统计描述

岩体中存在大量节理、裂隙 ,其分布杂乱无章 ,节理分布的复杂特征可以借助分形方法来描述。本文基于岩体节理断裂扩展和剪切滑移两种失稳破坏机制 ,运用统计断裂力学方法建立了两种破坏方式下节理岩体强度的理论表达式。结果表明 ,岩体强度强相关于岩体中节理分布的分形维数 ,分维增大导致岩体强度非线性降低。本文研究表明 ,分形和统计断裂力学相结合 ,为建立节理岩体强度与其内部结构缺陷之间的联系提供了新途径     

岩石粗糙节理剪切强度的分形分析

以分形维数定量描述岩石节理面粗糙性，通过剪切实验分析研究节理剪切强度、法向应力和节理面分维的相互关系，建立了能够体现节理粗糙性和节理剪胀效应的节理剪切强度表达式，提出了适用于粗糙节理岩体的库仑强度的修正公式，为更深入、更准确地研究岩石节理剪切强度和岩体结构稳定性提供了新的方法。     

分形理论在岩体质量评价中的应用及分级指标值的确定

为了更全面的评价岩体质量,克服传统的岩体质量等级分级方法如RQD,RMR和BQ等未考虑岩体中的节理、裂隙的不足,根据岩体结构面的自相似特征,应用分形理论来对其进行研究．运用盒计维数法对某地下工程岩体结构面分布的分形维数进行计算,验证了岩体结构面分布的分形特征．对计算结果数值分布的规律分析发现,分形维数越大,岩体质量越差,表明岩体结构面分布的分形维可以作为评价岩体质量的指标．并通过分维数D与RQD,RMR和BQ的拟合,给出岩体质量分级指标D值,从而提出一个以岩体结构面分形维数为分级指标的岩体质量评价方案．     

分形节理抗剪强度尺寸效应的数值试验

为了研究岩石节理抗剪强度参数取值中的尺寸效应问题，采用随机分形方法，重构了岩石节理剖面线，在此基础上，应用数值直剪试验方法，研究了不同分维值岩石分形节理抗剪强度参数随节理尺寸的变化规律．数值直剪试验结果表明：岩石分形节理存在消除抗剪强度参数尺寸效应的临界节理尺寸（CJS）．以分维值为1．1，1．2，1．3的岩石分形节理为例，得出其抗剪强度参数CJS分别为60，70，80cm.节理剖面线分维值越大，分形节理抗剪强度参数的尺寸效应就越显著，临界节理尺寸也越大．     

节理岩体爆破的块度计算模型

以分形理论和现场实测数据为基础，提出了节理间距的Ｃａｎｔｏｒ集分布和岩体天然块度的计算方法，用随机分形构造模型描述爆破岩块的形成过程，按照损伤力学的方法，研究节理岩体爆破机制，提出岩体破碎比比率这一新概念，由此建立了节理岩体爆破块度计算的损伤模型。     

岩体节理间距分布的分形模型研究

援引实测数据作基础，从分形几何角度研究了对爆破块度起极大影响作用的节理间距分布特征，通过均匀康托集构造过程说明节理间距组成的自相似结构，研究了反映其分布特征的分形模型。     

岩石节理粗糙度新指标及新的JRC确定方法

为使二维粗糙度指标能够反映岩石节理形貌的方向特征,同时可以克服采样间距取值对粗糙度指标大小的影响。将岩石节理面划分为一系列连续的长方体微凸体,提出一种确定长方体微凸体计算长度的计算模型。通过平均同一剪切方向上长方体微凸体的计算高度提出了一个新的描述形貌面粗糙度的指标c。指标c是由长方体微凸体2种破坏模式结合一种确定长方体计算长度的模型得到,可以将节理几何特征与剪切强度结合起来,进而将节理粗糙度与节理剪切强度结合起来,这就为考虑剪切方向性的岩石节理剪切强度公式的提出提供可能。粗糙度指标c可以将形貌面客观定量表示,同时具有方向性,即剪切方向不同时对应的c不同。以标准JRC曲线为例,基于图像分割技术提取了标准JRC曲线坐标信息,阐述了粗糙度指标c的计算过程。在某一测量间距下获取的粗糙度指标不足之处是比该测量间距较小的粗糙度将被掩盖,而小尺度的粗糙对于抵抗剪切的贡献不应被忽略。通过计算不同采样间距的粗糙度指标c,发现指标c随着采样间距增大而呈幂函数形式减小,显示具有分形特征。基于分形思想,提出可同时反映节理形貌面各向异性并且不受测量尺度影响的粗糙度评价系统。分析了粗糙度描述系统指标与JRC之间的关系,证明该描述系统指标可与节理剪切强度建立良好的关系。     

分形节理抗剪强度尺寸效应的数值试验

为了研究岩石节理抗剪强度参数取值中的尺寸效应问题,采用随机分形方法,重构了岩石节理剖面线,在此基础上,应用数值直剪试验方法,研究了不同分维值岩石分形节理抗剪强度参数随节理尺寸的变化规律.数值直剪试验结果表明岩石分形节理存在消除抗剪强度参数尺寸效应的临界节理尺寸(CJS).以分维值为1.1,1.2,1.3的岩石分形节理为例,得出其抗剪强度参数CJS分别为60,70,80 cm.节理剖面线分维值越大,分形节理抗剪强度参数的尺寸效应就越显著,临界节理尺寸也越大.     

节理岩体的分形损伤张量

论述了分形几何及计算分形维数的方法；讨论了利用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法在计算机上生成岩体节理网络图的原理；提出了一种分形损伤张量，并通过算例讨论了这种张量的可行性。     

基于分形理论的岩石质量评价

为了揭示地质数据的内在关系,深层次地反映节理岩体的工程地质特点,分析讨论了岩体结构面的分形特征,提出了一种利用分形分布、节理密度、岩石质量指标RQD和结构面间距分布形式的联系来评价岩体质量的方法。研究表明,分维数D能够弥补方法CSIR在评价岩体质量中的某些不足,可以作为岩体质量评价的一个定量指标。     

分形几何在研究层状岩体断裂滑落中的应用

应用分形几何研究了层状岩体断裂滑落的分形几何特征，并建立了层状岩体断裂滑落的分形模型，研究结构表明，分形维数值的大小与岩体层理面、节理面的分布及其力学特性密切相关，且最低的分形维数通常出现在层状岩体即将发生滑落之处，故可用分形维数的变化预报层状岩体的滑落。此外，还结合块体理论解析法实例，分析了巷道周围层状岩体的断裂滑落，其结果与分维理论分析结果一致，为进一步研究地下开采引起的采场围岩移动，乃至地表     

岩体损伤节理的计算机模拟及分形分析

利用计算机随机模拟方法模拟了岩体损伤节理的分布，从分形几何角度出发给予定量描述，由分形维数和节理方向定义损伤节理的损伤张量。和传统的计算机方法比较，本文扮形损伤张量计算方法具有明显的优越性。     

岩体裂隙的分形研究

利用分形理论对岩体裂隙进行研究。通过具体实例计算得到的结果验证了分维值D可以用来作为描述裂隙发育程度的一个指标，并单独分析了岩体裂隙分维值D与一定面积内裂隙累计长度L之间的关系，给出了计算裂隙分布图像分维值的公式。     

裂隙岩体注浆后结构面粗糙度及刚度变化分析

节理面是控制岩体特性的一个重要因素,为改善岩体物理力学特性,工程中经常采用注浆加固的手段。研究了节理面JRC-JCS模型,并在此基础上对注浆前后的岩体节理面进行了相应的对比试验研究。研究表明：注浆后节理面JRC比自然节理面有较大的提高,同时增长趋势随法向应力的改变而改变,裂隙岩体注浆后裂隙面的刚度及抗剪强度参数得到相应的改善,其中刚度参数的改善更为明显。上述研究成果从试验及理论分析的角度进一步证明了裂隙岩体注浆加固后强度提高的机理。     

考虑接触形貌特征的节理面JRC值确定方法研究

传统方法确定节理面粗糙度JRC过程中,往往将整个节理面的形貌考虑在内,然而在实际剪切过程中,节理面两翼仅仅部分微凸体产生相互接触,未接触区域的形貌必然影响JRC值的准确性。为了建立一种更加准确的JRC值确定方法,利用数值追踪技术确定节理面在剪切过程中的局部接触区域,并求解该区域的幅度参数、空间参数和倾角参数,同时通过Barton模型对JRC值进行反演。利用发生接触的节理面形貌参数对JRC值进行拟合,并进行显著性分析,在此过程中得到如下结论:(1)JRC主要受到高度均方差σ_z、陡坡百分比P_D、高度差T_z¹⁰和坡度均方根Z₂的显著影响。t检验结果可知,坡度均方根Z₂对JRC影响的显著性大于高度均方差σ_z,大于高度差T_z¹⁰。(2)将局部发生接触的节理面形貌参数和整个节理面形貌参数进行对比,结果表明发生接触的节理面形貌所确定的形貌参数与JRC的显著性明显高于整个节理面确定的形貌参数与JRC之间的显...     

基于修正线粗糙度法的岩石节理粗糙度估值

考虑了节理形态的层次性,提出了用修正的线粗糙度法表征节理轮廓线粗糙度（JRC）,即用节理轮廓线的起伏度表示节理的一级波状形态,用伸长率代表节理的次级精细结构。通过对Barton给出的10条典型节理轮廓线的特征参数计算,并与相应的JRC值进行回归分析,给出了JRC值计算公式。另外,要获得节理轮廓线的伸长率,节理全迹长是一个很重要的参数。在工程实践中,针对全迹长量测存在的困难,研究以摄影测量为基础,借助数字图像处理技术,在VC⁺⁺平台下开发了节理轮廓线特征参数计算程序,实现了节理全迹长的快速量测,并对该方法在工程实践中的方便应用做了有益的探索。