岩石结构面形貌分级方法及两级粗糙特性研究

作     者：黄曼 洪陈杰 杜时贵 罗战友 张国柱 HUANG Man;HONG Chenjie;DU Shigui;LUO Zhanyou;ZHANG Guozhu

作者机构：绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 浙江科技学院岩土工程研究所浙江杭州310023 东南大学岩土工程研究所江苏南京210096 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2020年第39卷第6期

页      面：1153-1164页

核心收录：

学科分类：0709[理学-地质学] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0708[理学-地球物理学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0816[工学-测绘科学与技术] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41572299,41427802) 浙江省自然科学基金资助项目(LY18D020003) 

主　　题：岩石力学 岩石结构面 两级粗糙参数 界限采样间距 尺寸效应 间距效应 

摘      要：岩石结构面三维形貌是影响剪切力学特性的主要因素,针对不同采样间距下结构面形貌的变化特征,提出基于界限采样间距的形貌分级方法,获取表面宏观起伏分量和微凸体的两级粗糙参数,进一步研究4种天然岩石结构面两级粗糙参数的尺寸效应和间距效应特性。结果表明:小采样间距下结构面总粗糙参数与二级粗糙参数相近,大采样间距下结构面总粗糙参数与一级粗糙参数相近,验证了利用采样间距进行结构面形貌分级的可行性;一级粗糙参数存在较明显的负尺寸效应,二级粗糙参数尺寸效应不明显,体现了结构面粗糙度尺寸效应主要由一级粗糙参数反映。通过两级粗糙参数的几何机制分析表明,宏观起伏分量较微凸体具有的大起伏波长是造成两级粗糙参数存在尺寸效应与间距效应的关键因素;通过模型剪切试验的力学分析发现,两级形貌在剪切过程中的不同阶段粗糙值贡献不同,结构面抗剪强度研究应综合考虑不同尺度下的两级粗糙特征。