岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究

doi:10.16285/j.rsm.2019.1325

岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 2098-2109.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1325

岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究

洪陈杰^{1, 2}，黄曼^{1, 2}，夏才初^{1, 2}，罗战友^{2, 3}，杜时贵^{1, 2}

1. 绍兴文理学院土木工程学院，浙江绍兴 312000；2. 绍兴文理学院浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室，浙江绍兴 312000； 3. 浙江科技学院，浙江杭州 310023

收稿日期:2019-07-30 修回日期:2019-12-30 出版日期:2020-06-11 发布日期:2020-08-02
作者简介:洪陈杰，男，1994年生，硕士研究生，主要从事岩体结构面粗糙度方面的研究工作
基金资助:
国家自然科学基金（No.41572299，No.41427802）；浙江省自然科学基金（No.LY18D020003）；浙江省重点研发计划项目（No.2019C03104）。

Study of size effect on the anisotropic variation coefficient of rock joints

HONG Chen-jie^{1, 2}, HUANG Man^{1, 2}, XIA Cai-chu^{1, 2}, LUO Zhan-you^{2, 3}, DU Shi-gui^{1, 2}

1. School of Civil Engineering, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000, China; 2. Key Laboratory of Rock Mechanics and Geohazards of Zhejiang Province, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000, China; 3. Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou, Zhejiang 310023, China

Received:2019-07-30 Revised:2019-12-30 Online:2020-06-11 Published:2020-08-02
Contact: 黄曼，男，1983年生，博士研究生，副教授，主要从事岩体结构面力学性质等方面的研究工作。E-mail: hmcadx@126.com E-mail:hongchenjie66@163.com
Supported by:
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41572299, 41427802), the Natural Science Foundation of Zhejiang Province (LY18D020003) and the Key Research and Development Projects of Zhejiang Province (2019C03104).

摘要/Abstract

摘要： 岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大，综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布，提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆盖法统计4组天然岩体结构面10种不同采样尺寸的各向异性变异系数及其尺寸效应规律。结果表明：各向异性变异系数均随结构面尺寸增大而减小至定值，其与结构面尺寸具有较好的负对数函数关系；通过归一化处理，各向异性变异系数与结构面尺寸呈现较好的线性函数关系，表明各向异性变异系数具有分形结构，分维数D可以实现其尺寸效应的规律统计。该方法揭示了影响结构面形貌特征方向性变化的最大有效倾角和粗糙系数C的增长幅度会随采样尺寸增大趋于稳定的变化机制，体现了当结构面达到各向异性尺寸效应的阈值后，会呈现出稳定的各向异性规律。

关键词: 岩体结构面, 各向异性, 尺寸效应, 各向异性变异系数AVC3D, 分维数

Abstract: The anisotropy and size effect of a rock joint have a great influence on its mechanical properties. Considering the relationship between these two features is of great significance to the evaluation of rock mass stability. In this study, in order to investigate the anisotropic distribution of rock joints at different scales, the anisotropic variation coefficient AVC3D is proposed which considers the three-dimensional morphology parameter of orthogonal directions. The AVC3D of four natural joints at ten different sampling sizes are measured based on the progressive coverage statistical method, and the size effect law of the AVC3D is obtained. The conclusions are as follows: the AVC3D reduces to stable with the increase of the rock joint size, and there is a good negative logarithm function relationship between them. The normalized statistical average values of the AVC3D and the normalized size of the rock joints show a good linear function, indicating that the AVC3D has a fractal structure. The fractal dimension D can be achieved using the regular statistics of the size effect of the AVC3D. This method reveals the mechanism that the maximum effective dip angle and the roughness coefficient C, which affect the directional change of the structural surface features, tend to be more stable with the increase of sampling size. It shows that once the rock joint reaches the threshold of the anisotropic size effect, the stable anisotropy will appear.

Key words: rock joints, anisotropy, size effect, anisotropic variation coefficient AVC3D, fractal dimension

中图分类号:

TU 45

洪陈杰, 黄曼, 夏才初, 罗战友, 杜时贵, . 岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2098-2109.

HONG Chen-jie, HUANG Man, XIA Cai-chu, LUO Zhan-you, DU Shi-gui, . Study of size effect on the anisotropic variation coefficient of rock joints[J]. Rock and Soil Mechanics, 2020, 41(6): 2098-2109.

参考文献

相关文章 15

[1]	陈曦, 曾亚武, . 基于Grasselli模型的一个新的岩石节理三维粗糙度指标[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 700-712.
[2]	孙壮壮, 马刚, 周伟, 王一涵, 陈远, 肖海斌. 颗粒形状对堆石颗粒破碎强度尺寸效应的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 430-438.
[3]	孟敏强, 王磊, 蒋翔, 汪成贵, 刘汉龙, 肖杨, . 基于尺寸效应的粗粒土单颗粒破碎试验及数值模拟[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2953-2962.
[4]	邹宇雄, 马刚, 李易奥, 陈远, 周伟, 邱焕峰, . 抗转动对颗粒材料组构特性的影响研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2829-2838.
[5]	骆赵刚, 汪时机, 杨振北, . 膨胀土湿干胀缩裂隙演化及其定量分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2313-2323.
[6]	徐杰, 周建, 罗凌晖, 余良贵, . 高岭-蒙脱混合黏土渗透各向异性模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 469-476.
[7]	范运辉, 朱其志, 倪涛, 张坤, 张振南, . 基于弹性张量离散化的脆延转变本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 181-188.
[8]	崔学杰, 晏鄂川, 陈武. 基于改进遗传算法的岩体结构面产状聚类分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 374-380.
[9]	周梦佳, 温彦锋, 邓刚, 王蕴嘉, 宋二祥, . 堆石料单颗粒劈裂试验破碎强度随机性与尺寸效应的三维离散元模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 503-510.
[10]	彭守建, 岳雨晴, 刘义鑫, 许江, . 不同成因结构面各向异性特征及其剪切力学特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3291-3299.
[11]	尹晓萌, 晏鄂川, 王鲁男, 陈利, . 各向异性片岩的微观组构信息定量提取与断面形貌特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2617-2627.
[12]	加瑞, 雷华阳, . 有明黏土各向异性固结特性的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2231-2238.
[13]	张坤勇, 臧振君, 李威, 文德宝, Charkley Frederick Nai, . 土体三维卸荷弹塑性模型及其试验验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1313-1323.
[14]	张玉伟, 翁效林, 宋战平, 谢永利, . 考虑黄土结构性和各向异性的修正剑桥模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1030-1038.
[15]	柯志强, 王环玲, 徐卫亚, 林志南, 吉华, . 含横向节理的柱状节理岩体力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 660-667.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed

岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究

Study of size effect on the anisotropic variation coefficient of rock joints

PDF (Chinese)

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 10