节理表面形貌的测量及其剪切性质的预计

本文介绍了现场和室内节理表面形貌的测量和计算方法,研究了节理表面形貌与剪切性质的关系,探讨了节理表面形貌中不同形貌分量对节理剪切性质的影响。     

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。     

若干理想表面的形貌参数特征

本文分别研究了若干理想不规则度表面和理想波纹度表面的形貌特征参数与它们的基本形貌参数之间的关系，在此基础上研究了含波不规则度表面的形貌特征参数与其不规则度和波纹度分量的形貌特征参数的关系，并研究了上述各类理想表面的形貌特征参数与采样间隔的关系。     

岩石节理面粗糙程度研究

讨论了岩石节理面粗糙度的统计指标;提出用节理面分形模拟特征参数表征节理面粗糙度。     

循环载荷对岩石节理宏细观剪切特性影响的模拟研究

岩石节理在循环载荷作用下会不断的滑移和闭合，导致其承载性能不断劣化，进而影响岩体工程的稳定性。为探明循环载荷作用下节理的剪切特性，首先开展了节理剪切试验以标定模拟中的物理力学参数和确定循环载荷的特征参数，然后采用基于FISH语言二次开发的循环剪切加载实现方法，进行了不同加载幅值(1.5、1.7、1.9、2.1和2.3 MPa)、不同加载频率(0.1、0.5、1.0、1.5和2.0 Hz)等循环剪切载荷作用下的粗糙节理剪切数值模拟，研究了岩石节理的宏细观剪切特性以及循环载荷特征参数对节理剪切特性的影响。结果表明：随着剪切载荷的循环加卸，节理表面损伤会导致节理剪切应力-剪切位移曲线出现滞回效应。循环剪切初期滞回环较小且分布密集，后期滞回环较大且分布疏松。剪切过程中节理的裂纹分布和接触力分布与节理表面的粗糙体相关，剪切初期裂纹和高接触力大都集中在二阶凸起上，随着二阶凸起破坏逐渐作用到一阶凸起上，一阶凸起破坏后节理发生失稳破坏。节理剪切位移的增长趋势与累计裂纹数量的增长趋势总体一致。剪切初期仅有少量裂纹在应力峰值附近产生，而后期裂纹产生时对应的应力范围和裂纹数量都显著增加。加载幅值越大，每个循...     

岩石节理面粗糙程度研究

讨论了岩石节理面粗糙度的统计指标;提出用节理面分形模拟特征参数表征节理面粗糙度。     

节理岩体变形特性的参数研究及等效弹模的数值确定

分析了现场节理岩体变形性质的影响因素，具体研究了节理岩体等效弹模计算方程中的裂纹密度Φ和裂纹状态系数ｑ。给出了如何利用已有的节理分布的量测数据及节理面和岩石力学性质的测试结果确定节理化岩体等效弹模的方法，最后用一实例对所给方法进行了验证。     

节理岩体变形特性的参数研究及等效弹模的数值确定

分析了现场节理岩体变形性质的影响因素，具体研究了节理岩体等效弹模计算方程中的裂纹密度Х和裂纹状态系数ｑ，给出了如何利用已有的节理分布的量测数据及节理面和岩石力学性质的测试结果确定节理化岩体等效弹模的方法，最后用一实例对所给方法进行了验证。     

基于3D打印技术复制砂浆节理的剪切试验及峰值抗剪强度模型

为进一步研究节理三维形貌特征与节理峰值抗剪强度的关系,首先采用巴西劈裂试验获取了自然劈裂岩石表面,通过三维扫描技术获取了节理面形态的高精度点云,通过逆向建模得到了自然岩石表面的立体模型,结合3D打印技术制作出了与自然岩石表面一致的PLA模具,以3D打印获得的底模通过水泥砂浆浇筑了含有自然结构面形貌的相似节理面试样。PLA模具与复制材料差异较大,复制材料在凝结过程中不易与PLA模具黏结,进而使脱模过程较为方便,不会破坏节理面。同时PLA模具可重复进行相似材料复制工作,具有可重复使用的优点。然后进行了具有5组形貌面的20个水泥砂浆节理面在4种不同法向荷载情况下的结构面剪切试验,得到了结构面剪切位移-荷载曲线。研究了结构面峰值抗剪强度、峰值位移、剪切刚度影响因素。节理经过剪切后形貌面出现不同程度的磨损,其磨损范围与等效高差分布范围基本一致,并且在等效高差为剪断破坏模式且成片的区域磨损较为严重。在新粗糙度指标基础上提出了新的峰值抗剪强度模型,经试验对比显示出新模型的有效性。在新模型基础上提出了一个简化模型。对比发现新模型简化后其计算精度较新模型有所降低但由于所需参数减小计算较为方便,新模型简化结果精度虽然有所下降但是还是比Barton公式精度高。     

循环剪切对节理面形貌及强度劣化规律的微观力学研究

本次研究运用岩石剪切流变仪对人工灰岩节理面进行正—反循环剪切试验,剪切前后,运用Talysurf CLI 2000扫描仪测量节理表面形态。根据形貌扫描采集结果,四种形貌参数被提出,即岛屿峰态系数K,岛屿数量,岛屿面积和岛屿总面积,结合应力变化值,发现剪切过程中,并非所有岛屿都参与剪切全过程,JRC曲线随被剪次数增加而减小,应力与岛屿峰态系数K存在线性关系,由此发现了岩石节理的微观形态与宏观强度间的关系。