基于多重分形特征的岩体结构面剪切强度研究

发布时间：2017-08-27 23:14

  本文关键词：基于多重分形特征的岩体结构面剪切强度研究

  更多相关文章： 结构面 剪切强度 多重分形 数字图像处理技术

【摘要】：Barton剪切强度模型是目前工程实践中普遍采用的强度公式,而实践应用时,该模型中结构面粗糙性系数(JRC)的评估存在主观性和片面性的缺点。鉴于此,应用多重分形理论,提出了采用多重分形参数准确量化JRC的方法。首先应用数字图像处理技术获取了结构面三维形貌数据信息;然后采用投影覆盖法进行了结构面的分形维数计算,重点对结构面的多重分形特征进行了分析,通过对比分析了构造的15个结构面的多重分形特征值。结果表明:结构面越粗糙,多重分形特征参数△D(q)和△a(q)值越大,△D(q)或△a(q)能够很好地描述结构面的形貌特征。最后对9组石膏试件进行了剪切试验,通过不同正应力下对应的剪应力数据分析,结合结构面形貌多重分形参数△D(q)或△a(q),以Barton剪切强度公式为基础,应用最小二乘法原理,给出了JRC与△D(q)及JRC与△a(q)关系。这样在工程实际中,可以用参数△D(q)或△a(q)对JRC进行估算,克服了JRC人为估值主观性及采用二维标准轮廓线评估片面性的缺点,为准确评估结构面粗糙度提供了一条新的途径。在此基础上,应用Barton模型可准确估算岩体结构面的剪切强度。
【作者单位】： 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室;内蒙古科技大学矿业研究院;
【关键词】： 结构面 剪切强度 多重分形 数字图像处理技术
【基金】：国家自然科学基金资助项目(No.51222401,No.51374049,No.51304037) 教育部科学技术研究重点项目(No.113019A) 中央高校基本科研业务费资助(No.N110201001,No.N120101001) 中国-南非联合研究计划项目(No.2012DFG71060/CS06-L01) 教育部博士点基金资助课题(No.20110042110035) 内蒙古教育厅基金项目(No.NJZY13138)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 1引言岩体结构面剪切强度研究一直是岩石力学界探讨的热点课题。到目前为止,已提出较有影响的剪切强度模型不下十余种。典型的如Patton[1]双线性强度模型,Jaeger[2]剪断效应模型,Ladanyi和Archambault[3]剪胀、剪断效应模型,Barton和Choubey[4]JRC-JCS剪切强度模型,考虑三维效

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 谢和平,王金安;岩石节理(断裂)表面的多重分形性质[J];力学学报;1998年03期

2 曹平;贾洪强;刘涛影;蒲成志;范祥;;岩石节理表面三维形貌特征的分形分析[J];岩石力学与工程学报;2011年S2期

3 谢和平;岩石节理的分形描述[J];岩土工程学报;1995年01期

4 孙辅庭;佘成学;蒋庆仁;;一种新的岩石节理面三维粗糙度分形描述方法[J];岩土力学;2013年08期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期

2 贾彩虹;王媛;张雪颖;;深基坑工程流固耦合模型的发展进程与动向[J];四川建筑科学研究;2010年06期

3 刘远明;夏才初;李宏哲;;节理研究进展及在非贯通节理岩体研究的应用[J];地下空间与工程学报;2007年04期

4 朱永生;朱焕春;石安池;孟国涛;;白鹤滩水电站边坡结构面强度及稳定性分析[J];地下空间与工程学报;2012年01期

5 舒志乐;刘保县;梁宁慧;李月;王道良;;基于数字图像处理的土石体粗料分形特性研究[J];地下空间与工程学报;2012年03期

6 李玲,乔春生;Barton经验公式在岩质边坡稳定性分析中的应用[J];北方交通大学学报;2002年02期

7 张兴,廖国华;节理岩体的随机剪切破环[J];北京科技大学学报;1990年01期

8 任奋华;来兴平;蔡美峰;吕兆海;邹磊;柴鑫;李立波;;破碎岩体巷道非对称破坏与变形规律定量预计与评价[J];北京科技大学学报;2008年03期

9 史玲;蔡美峰;赵坚;;充填节理破坏机理及实验[J];北京科技大学学报;2012年03期

10 ;Modeling of Mechanical Behavior of Fractal Rock Joint[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);1999年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 巩城城;马凤山;张亚民;王善飞;刘自成;;基于岩体结构面统计与分维数的岩体质量评价及其在矿山工程中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(中)[C];2012年

2 张新伟;赵学观;焦维鹏;邵志刚;高连兴;;玉米种子内部机械裂纹扩展模拟及动力学分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

3 谢卫红;朱波;谢永亮;庄惠平;张伟;;岩石结构面粗糙面的分形模拟与光弹试验研究[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年

4 王明;李庶林;;声发射技术在结构安全监测中的研究与应用概述[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年

5 许勇;张季超;李伍平;;饱和软土微结构分形特征的试验研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年

6 李智敏;苟先太;金炜东;刘娅;;微地震信号的分形特征[A];第十三届全国信号处理学术年会（CCSP-2007）论文集[C];2007年

7 汪海滨;高波;;悬索桥隧道式复合锚碇承载力计算方法[A];2005年全国博士生学术论坛（土木建筑学科）论文集[C];2005年

8 杜时贵;何若象;郭大华;;小浪底水库进口高边坡岩体节理抗剪强度研究[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年

9 包惠明;;岩质边坡的分维特征及其工程意义[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年

10 杜时贵;;岩体结构面抗剪强度综合评价[A];工程地质力学创新与发展暨工程地质研究室成立50周年学术研讨会论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王桂芳;铝柱撑蒙脱石的制备、结构及其吸附性能研究[D];山东科技大学;2010年

2 文俊强;石灰石粉作混凝土掺合料的性能研究及机理分析[D];中国建筑材料科学研究总院;2010年

3 陈奇;基于分形理论的汽车变速箱齿轮接触强度研究[D];合肥工业大学;2010年

4 于群;电力系统大停电的自组织临界特性研究[D];中国电力科学研究院;2010年

5 宋兵;桩侧摩阻力特性的研究[D];华南理工大学;2010年

6 张永安;滇中红层路堑边坡与路堤稳定性研究[D];昆明理工大学;2010年

7 陶高梁;岩土多孔介质孔隙结构的分形研究及其应用[D];武汉理工大学;2010年

8 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年

9 刘超;采动煤岩瓦斯动力灾害致灾机理及微震预警方法研究[D];大连理工大学;2011年

10 于富玲;聚合氯化铁—腐殖酸（PFC-HA）絮体空间形貌的各向异性研究[D];北京林业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张彦奇;超细水泥渗透特性微观试验研究及理论分析[D];山东科技大学;2010年

2 罗寅;舰船冲击环境分形特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 徐建来;软岩巷道支护稳定性及数值动态模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

4 刘颖利;规则锯齿状结构面受力变形过程模拟[D];辽宁工程技术大学;2009年

5 黄端阳;模袋水泥土的界面力学性能研究[D];湘潭大学;2010年

6 贺拿;矸石山边坡稳定性分析及治理研究[D];河南理工大学;2010年

7 赵伟强;官地水电站地下厂房分段开挖性状研究[D];昆明理工大学;2008年

8 杜俊;云南某露天矿山散体物料力学性能及工程应用研究[D];昆明理工大学;2010年

9 赵静;油页岩热解渗透及内部结构变化相关规律实验研究[D];太原理工大学;2011年

10 刘柱;集安至丹东公路块裂结构岩质边坡破坏机制与锚固机理研究[D];吉林大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 夏才初;岩石结构面的表面形态特征研究[J];工程地质学报;1996年03期

2 周宏伟,谢和平,KWASNIEWSKIMA;粗糙表面分维计算的立方体覆盖法[J];摩擦学学报;2000年06期

3 夏才初，孙宗颀;RSP—I型智能岩石表面形貌仪[J];水利学报;1995年06期

4 张亚衡,周宏伟,谢和平;粗糙表面分形维数估算的改进立方体覆盖法[J];岩石力学与工程学报;2005年17期

5 夏才初;王伟;丁增志;;TJXW 3D型便携式岩石三维表面形貌仪的研制[J];岩石力学与工程学报;2008年07期

6 赵坚;岩石节理剪切强度的JRC-JMC新模型[J];岩石力学与工程学报;1998年04期

7 谢和平;岩石节理的分形描述[J];岩土工程学报;1995年01期

8 易成;张亮;陈忠辉;谢和平;;一种新的描述粗糙表面形貌尺度分维参数R_d的研究[J];中国矿业大学学报;2007年01期

9 周宏伟,谢和平,M.A.Kwasniewski;岩体节理表面形态描述的研究进展[J];自然科学进展;2001年07期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 洪时中;黄登仕;;多重分形与地震[J];四川地震;1991年02期

2 谢嘉琼,易顺民;滑坡活动空间分布的多重分形特征及其预测意义[J];四川大学学报(工程科学版);2000年06期

3 朱令人,周仕勇;阔克沙勒—吉萨尔地震活动时间的多重分形研究[J];内陆地震;1993年04期

4 谢和平,王金安;岩石节理(断裂)表面的多重分形性质[J];力学学报;1998年03期

5 柳艳华;张宏;杜东菊;;多重分形在海积软土微观结构研究中的应用[J];水文地质工程地质;2006年03期

6 谢淑云;成秋明;李增华;邢细涛;陈守余;;矿物微观结构的多重分形[J];地球科学(中国地质大学学报);2009年02期

7 朱令人,周仕勇;地震多重分形标度指数谱f(α)的研究[J];西北地震学报;1992年02期

8 汪秉宏,李东升,张军;地震的多重分形统计特征研究[J];地球科学进展;1997年06期

9 文战久;高星;姚振兴;;基于“元素含量—面积”模型方法的地球化学场的多重分形模式分析[J];地球科学进展;2007年06期

10 朱令人,周仕勇,杨马陵,洪时中,龚宇清,王海涛;地震时间序列多重分形计算精度估计[J];中国地震;2000年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 谢淑云;鲍征宇;;地球化学场的分形与多重分形特征[A];中国矿物岩石地球化学学会第九届学术年会论文摘要集[C];2003年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 谢淑云;地球化学场的分形与多重分形特征[D];中国地质大学;2003年

2 高歆;基于小波变换的二维地球化学景观多重分形建模[D];中国地质大学（北京）;2010年

，

本文编号：746307