JRC各向异性和尺寸效应中智数耦合研究
发布时间：2020-07-24 18:43
【摘要】：在自然界中,岩体的力学性质十分复杂,岩体力学参数常呈现一定的模糊性、不完全性、不精确性和不确定性。岩体结构面粗糙度系数(JRC)是用于确定岩体结构面抗剪强度的关键参数,它所特有的非均一性、各质异性使其本身包含有不确定性信息,在野外测量、数据处理等过程中存在有许多不确定的因素,难以计算并给出精确的、准确无误的JRC值。中智数(NN)是由确定部分和不确定部分组成的一个区间数,非常适合用来描述自然界包含不完全和不确定信息的复杂地质现象,用中智数(NN)函数研究JRC的各向异性与JRC尺寸效应特征的不确定性,可以有效地表达JRC的完整信息。论文的创新性研究为岩体结构面抗剪强度精细取值开辟了一条新的途径。主要研究内容包括:(1)基于常山板岩JRC随方向变化的椭圆方程,拟合不同方向的JRC值,以中智数函数JRC(θ)表示JRC各向异性特征,求得以导函数表示的JRC各向异性变化率。(2)基于常山板岩JRC随取样长度变化的对数函数,拟合不同尺寸的JRC值,以中智数函数JRC(L)表示尺寸效应特征,求得以导函数表示的JRC尺寸效应变化率。(3)通过JRC各向异性中智数和JRC尺寸效应中智数的耦合分析,研究了JRC各向异性程度随结构面取样尺寸变化的规律。以二元中智数函数JRC(θ,L)(三维曲面)表达JRC各向异性和JRC尺寸效应特征,建立了二元中智数函数,可同时获取JRC各向异性变化率和JRC尺寸效应变化率,并与(1)、(2)中所得变化率进行了对比研究。论文创新点包括两个方面:在国内外第一次尝试将中智数应用于JRC研究,发现中智数函数可以更客观地描述JRC特征,它既描述了JRC确定性信息,又描述了由各种主观和客观原因导致的JRC不确定性信息;开展了JRC各向异性中智数和JRC尺寸效应中智数的耦合研究,探索了JRC各向异性程度随结构面取样尺寸变化的规律,建立了可同时获取JRC各向异性变化率和JRC尺寸效应变化率的二元中智数函数。
【学位授予单位】：绍兴文理学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU45
【图文】：
图 3.1 岩石结构面样本（常山板岩）Fig.3.1 The joint sample (slate from ChangShan, ZheJiang)方法获取所有的轮廓曲线后，将绘图纸由大型扫描仪进行扫描式文本，分别以 L=10 cm、……、 L=100 cm 为取样长度截取线作为样本，采用 Matlab 软件对样本曲线扫描图件按灰度值读取并存储每一条结构面轮廓曲线的坐标数据，并且计算得到，为之后的统计分析做准备。关于 JRC 的计算，使用较多的均方根 Z2，具体计算公式如下所示：()()1()11212022 MiiixLxyyMDxdxdxdyLZ 32.2032.47log2JRC Z
图 3.2 倾斜角相同的三条结构面轮廓曲线[22].2 Three joint roughness profiles with the same inclination angle[意一条水平参考线穿过轮廓曲线，然后轮廓曲线上各距离可以由公式（3-3）求得： +1 101+2x LNi i i ixaviy dxy y x xhL L 轮廓曲线长度，x、y 分别为点的横、纵坐标。中，拥有与剪切方向相反的倾斜方向的轮廓曲线段，有显著影响。如公式（3-4）所示，修正的均方根 Z21/22211(max(0, ))Mx Li idyy y
(58128.9sin16.96cos9.156sin15.740.9759255.3sin117.2sin444.2sin81.64sin383.1sin18.68co(,)1.42ln2.08sin9.352sin2.061cos71.78sin46.69sin(5711.04sin6.802cos4.334sin8.8690.97241213156789102345up θθθRθθθθθJRCθLLθθθθθθθθR，，由(5-7)、(5-8)结合中智数运算规则(2-2)，可以得到 JRC 关于θ、L 的二元中智数函数：(8.86913.742),， [0,0.5].（5-9(11.04279.88)sin(6.80220.316)cos(4.3349.644)sin(36.490.48)sin(60.38886.96)sin(7.55122.258)cos(1.0392.044)cos(32.03207.62)sin(22.6548.08)sin(,)(0.45361.9328)ln(1.3821.396)sin(3.86626.436)sin121315910113452 IforIIθIθIIθIθIθIθIθIθJRCθLILIθIθ
本文编号：2769244
【学位授予单位】：绍兴文理学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU45
【图文】：
图 3.1 岩石结构面样本（常山板岩）Fig.3.1 The joint sample (slate from ChangShan, ZheJiang)方法获取所有的轮廓曲线后，将绘图纸由大型扫描仪进行扫描式文本，分别以 L=10 cm、……、 L=100 cm 为取样长度截取线作为样本，采用 Matlab 软件对样本曲线扫描图件按灰度值读取并存储每一条结构面轮廓曲线的坐标数据，并且计算得到，为之后的统计分析做准备。关于 JRC 的计算，使用较多的均方根 Z2，具体计算公式如下所示：()()1()11212022 MiiixLxyyMDxdxdxdyLZ 32.2032.47log2JRC Z
图 3.2 倾斜角相同的三条结构面轮廓曲线[22].2 Three joint roughness profiles with the same inclination angle[意一条水平参考线穿过轮廓曲线，然后轮廓曲线上各距离可以由公式（3-3）求得： +1 101+2x LNi i i ixaviy dxy y x xhL L 轮廓曲线长度，x、y 分别为点的横、纵坐标。中，拥有与剪切方向相反的倾斜方向的轮廓曲线段，有显著影响。如公式（3-4）所示，修正的均方根 Z21/22211(max(0, ))Mx Li idyy y
(58128.9sin16.96cos9.156sin15.740.9759255.3sin117.2sin444.2sin81.64sin383.1sin18.68co(,)1.42ln2.08sin9.352sin2.061cos71.78sin46.69sin(5711.04sin6.802cos4.334sin8.8690.97241213156789102345up θθθRθθθθθJRCθLLθθθθθθθθR，，由(5-7)、(5-8)结合中智数运算规则(2-2)，可以得到 JRC 关于θ、L 的二元中智数函数：(8.86913.742),， [0,0.5].（5-9(11.04279.88)sin(6.80220.316)cos(4.3349.644)sin(36.490.48)sin(60.38886.96)sin(7.55122.258)cos(1.0392.044)cos(32.03207.62)sin(22.6548.08)sin(,)(0.45361.9328)ln(1.3821.396)sin(3.86626.436)sin121315910113452 IforIIθIθIIθIθIθIθIθIθJRCθLILIθIθ
【参考文献】
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本文编号：2769244
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