岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 63-72.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1601

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于光照技术的配称结构面有效受剪区域量化研究

邓华锋1, 2，冯云杰1, 2，李建林1, 2，王文东1, 2，李冠野1, 2，齐豫1, 2   

  1. 1. 三峡大学 三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北 宜昌 443002；2. 三峡大学 土木与建筑学院，湖北 宜昌 443002
  • 收稿日期:2022-10-15 接受日期:2022-12-22 出版日期:2023-11-16 发布日期:2023-11-16
  • 作者简介:邓华锋，男，1979年生，博士，教授，主要从事岩土工程方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. U22A20600，No. U2034203，No. 51979218）；湖北省自然科学基金创新群体项目（No. 2020CFA049）

Quantification study on effective shear zone of matching structural plane based on illumination technology

DENG Hua-feng1, 2, FENG Yun-jie1, 2, LI Jian-lin1, 2, WANG Wen-dong1, 2, LI Guan-ye1, 2, QI Yu1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Geological Hazards on Three Gorges Reservoir Area, Ministry of Education, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002, China; 2. College of Civil Engineering & Architecture, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002, China
  • Received:2022-10-15 Accepted:2022-12-22 Online:2023-11-16 Published:2023-11-16
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (U22A20600, U2034203, 51979218) and the Hubei Province Natural Science Foundation Innovation Group Program (2020CFA049).

PDF (Chinese)

143

摘要： 结构面的有效受剪区域直接影响其抗剪性能，在以往结构面粗糙度和接触状态分析的基础上，结合结构面的形貌特征扫描和光照技术，对配称结构面有效受剪区域的量化分析方法进行了研究。结果表明：（1）在光源照射下，结构面上的光亮部分较好地反映了剪切过程中的有效受剪区域，对不同入射角下三维光亮面积百分比（BAP3D）的值进行了统计，随着入射角度的增大，结构面三维光亮面积百分比（BAP3D）整体呈近似S型的增长趋势；（2）将结构面有效受剪区域面积与结构面总面积的比值定义为有效受剪系数（JEC），结合Patton模型，从理论上分析确定了光源最佳入射角度φB=90°–(φb+i)（φb为结构面基本摩擦角，i为结构面平均起伏角），此时，光亮区域面积和实际有效受剪面积一致，对应BAP3D即为所求的结构面有效受剪系数；（3）考虑有效受剪系数，对Barton剪切力学模型进行修正，建立了修正的结构面剪切力学模型，验证分析表明该模型能较准确地估算结构面的抗剪强度。

关键词: 结构面, 光照技术, 最佳入射角, 有效受剪区域, 有效受剪系数

Abstract: Effective shear zone of structural plane directly affects its shear performance. Based on the previous analysis of roughness and contact state of structural plane, the quantitative analysis method of effective shear zone of matching structural plane is studied by combining the topographic features scanning and illumination technology. The results show that: (1) Under the light source irradiation, the bright part of the structural surface reflects the effective shear zone during the shearing process. Statistical analysis of 3D bright area percentage (BAP3D) at different incidence angles shows that with the increase of incident angle, BAP3D is approximately S-shape. (2) The ratio of effective shear area to total area of structural plane is defined as structural plane effective shear coefficient JEC. By combining with the Patton model, the optimal incident angle of light source was theoretically determined as φB=90°–(φb+i ) (φb represents basic friction angle of structural plane, and i represents average undulating angle of structural plane). At this point the bright area is consistent with the actual effective shear area, the corresponding BAP3D is effective shear coefficient JEC of the structural plane. (3) Considering the effective shear coefficient, the Barton model is modified and a modified shear mechanical model of structural plane is established. Validation analysis shows that the model can accurately estimate the shear strength of matching structural plane．

Key words: structural plane, illumination technology, optimal incident angle, effective shear zone, effective shear coefficient

中图分类号: TU 45
[1] 黄曼, 宁昊晟, 洪陈杰, 陶志刚, 刘雨星, 张贺, . 基于第二代负泊松比锚杆加固的充填结构面剪切特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 131-140.
[2] 徐全, 侯靖, 杨剑, 杨昕光, 倪绍虎, 陈鑫. 基于合成岩体技术的岩质边坡稳定性精细化分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2062-2070.
[3] 吕萌, 王亮清, 谢妮, 朱林锋, 安彩龙, 柯睿, 王旭晨, . 加锚异性结构面剪切特性及声发射响应特征研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2106-2120.
[4] 司马劲松, 许强, 董秀军, 邓博, 何秋霖, 黎浩良, 刘杰, 雷文权. 基于改进区域生长算法对岩体结构面识别的应用[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2253-2264.
[5] 霍亮, 王贵宾, 邬书良, 张修香, 黄志国, 吴志春, . 基于混合Fisher分布的随机结构面产状聚类模型[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2211-2223.
[6] 尹敬涵, 盛谦, 崔臻, 张茂础, . 基于多尺寸结构面的循环剪切力学特性及其抗剪强度研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 405-414.
[7] 李新正, 王述红, 侯钦宽, 董福瑞. 基于t-SNE的多参数岩体结构面分步聚类方法[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1540-1550.
[8] 刘畅, 江权, 阮航, 李超毅, 杜三林. 常法向应力下非连续结构面剪切破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 173-185.
[9] 许彬, 刘新荣, 周小涵, 梁越, 钟祖良, 刘俊, 邓志云. 考虑贯通型结构面强度震动退化的岩质边坡动力稳定性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2419-2431.
[10] 陈柏林, 杨文君, 谢强, 彭海游, 叶晓明, 檀康, 周鹏, . 沿缓倾软弱外倾结构面滑动的主动岩石压力计算[J]. 岩土力学, 2023, 44(11): 3272-3279.
[11] 尹敬涵, 崔臻, 盛谦, 陈健, 张茂础, . 循环荷载作用下岩石劈裂结构面剪切力学特性演化与影响因素研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 109-118.
[12] 郭佳奇, 程立攀, 朱斌忠, 田永超, 黄鑫. 持续开挖效应下结构面剪切力学性质与能量特征研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 131-143.
[13] 柴少波, 周涛, 田威, 井彦林, 史杰辉. 考虑岩体应力的结构面中应力波传播特性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 184-192.
[14] 邹先坚, 马志敏, 王川婴, 宋欢, . 基于多频超声成像特征的软弱结构面可视化 分析方法研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 658-664.
[15] 董福瑞, 王述红, 侯钦宽. 基于主成分分析的多参数岩体结构面 优势分组方法研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2457-2470.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发