›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (8): 2238-2242.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

一种新的岩石节理面三维粗糙度分形描述方法

孙辅庭1,佘成学1,蒋庆仁1   

  1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072
  • 收稿日期:2012-11-27 出版日期:2013-08-12 发布日期:2013-08-13
  • 作者简介:孙辅庭,男,1987年生,博士研究生,主要从事岩石力学与水工结构方面的研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助(No. 51079108);中央高校基本科研业务费专项资金资助(No. 2012206020208)。

A new fractal description method for three-dimensional roughness surface of rock joint

SUN Fu-ting1, SHE Cheng-xue1, JIANG Qing-ren1   

  1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072, China
  • Received:2012-11-27 Online:2013-08-12 Published:2013-08-13

摘要: 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。

关键词: 岩石力学, 节理, 粗糙度, 分形, 各向异性

Abstract: A new fractal description method for three-dimensional roughness characteristics of rock joint is proposed and researched. Firstly, based on the scanning data of joint surface morphology, the joint surface is reproduced in the discrete form of triangular nets; and then the calculation method of 3D root mean square resistance angle is established. Secondly, fractal theory is applied to propose a new fractal description method to describe 3D roughness characteristics of rock joint on the basis of 3D root mean square resistance angle. Finally, the new method is used to characterize the roughness of natural basalt joint and tensile granite joint. Research results show that the new method can well reflect the 3D morphology of joint and it can also describe the anisotropy of roughness. Research results offer the foundation for further studying the shear strength and shear constitutive law of rock joints.

Key words: rock mechanics, joint, roughness, fractal, anisotropy

中图分类号: 

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