基于中智区间函数的岩体结构面粗糙度的研究及应用

发布时间：2020-08-17 13:15

【摘要】：岩体是由结构面和岩石两个基本要素构成,其中结构面是控制边坡稳定性、坝基坝肩及地下工程围岩等的关键因素。岩体发生失稳往往是沿着岩体内部的软弱结构面发生破坏,而不是因为其本身材料的破坏。因此,岩体内部的结构面在一定程度上决定了岩体的稳定性。岩体结构面的力学性质存在各向异性、尺寸效应、非均一性等特点,结构面表面的复杂特性导致了岩体稳定性的评价存在不确定性。本文将基于结构面力学与几何性质的复杂性,提供一种可以描述岩体结构面力学性质不确定性的方法。本文以浙江省常山县板岩结构面为例,运用简易纵剖面仪,获取19636条岩体结构面二维轮廓线。基于简明直边法计算结构面粗糙度系数(JRC),通过极坐标图,结合各向异性系数评价指标,综合统计分析起伏幅度和粗糙度系数各向异性变化规律。进而,通过折线统计图对JRC进行拟合,建立尺寸效应评价指标,对起伏幅度和粗糙度系数的尺寸效应规律进行定量描述。中智区间函数是一种通过定量区间描述事物不确定性的方法。描述JRC尺寸效应的不确定性时,我们以JRC均值加上一个标准差作为中智区间函数的上限,以JRC均值减去一个标准差作为中智区间函数的下限,以此得到的区间作为描述JRC尺寸效应不确定性的中智区间函数。JRC各向异性不确定性的中智区间函数与尺寸效应类似。基于得到的JRC尺寸效应和各向异性中智区间函数,对其进行求导,求得JRC中智区间函数的切向和法向导数,可得JRC在系列尺度下和不同测量方向的变化率。抗剪强度是描述岩体稳定性的重要参数,本文将JRC中智区间函数带入Barton的JRC-JCS模型,得到抗剪强度的中智区间函数。为了考虑岩体结构面抗剪强度参数的不确定性对潜在岩质边坡稳定性的影响,本文将基于抗剪强度的中智区间函数表达,通过极限平衡法计算岩质边坡的稳定性,求解边坡稳定系数,给出稳定系数的区间范围。本文旨在提供一种方法,可以描述由结构面复杂特性引起的岩体结构面粗糙度、抗剪强度以及边坡稳定系数的不确定性。中智区间函数作为表达不确定性方法,特别适用于岩土体力学性质的表达。本文基于中智区间函数,推导得出JRC、抗剪强度中智区间表达,结合极限平衡法,计算边坡稳定性的中智区间。
【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】：

研究路线

曲线,简易纵剖面仪

图 2-1 简易纵剖面仪Fig.2-1 Simple profile instrument剖面仪如图 2-1 所示，其根据转绘仪工作原理绘制而成。成：①探针，由小滚珠直接接触岩石结构面表面，剖面仪结构面表面滑动而不产生突跳；②绘图笔，选用出水性能制轮廓曲线时一次成图；③平衡块，连接探头和绘图笔的它起平衡作用，使探头和绘图笔在操作过程中始终保持在平面内；④绘图纸，任何平整干洁的纸；⑤固定板，薄而，用于固定和支撑绘图纸。程：操作简易纵剖面仪时，一手将固定板沿欲测方向固定，另一手捏紧平衡块，将探头接触结构面表面，绘图笔头贴匀地移动平衡块即可在绘图纸上绘出表面轮廓曲线，操作结构面表面，同时绘图笔尖接触绘图图纸，并要避免结构的突跳现象，在整个操作过程中，结构面基准面、平衡块

测线布置,板岩,常山,物理力学性质

绍兴文理学院硕士学位论文用岩石结构面试样的是板岩(图 1)，取自浙江省常山m。常山板岩结构坚硬完整，节理表面粗糙，结构致无划痕，纹路顺直。板岩的物理力学性质如表 2-1 表 2-1 钙质板岩物理力学性质Table.2-1 Physical and mechanical indexes of caleareous slate抗压强度/Mpa弹性模量/Gpa抗弯强度/Mpa78.6 43 12.46

【参考文献】