一种三维岩石结构面剪切力学行为多重分形评估方法

摘要

本发明提供一种三维岩体结构面剪切强度评估方法。其步骤包括：⑴获取岩石结构面三维形貌数据；⑵按照多重分形计算公式计算结构面多重分形特征参数                                               和，并用其表示三维岩体结构面的粗糙度；⑶对不同粗糙程度的岩体结构面进行剪切力学试验，获得剪切力学参数，并按照步骤⑴和⑵计算各结构面的和值；⑷用步骤⑶测试与计算数据拟合改进的Barton剪切公式，从而获得由或表达的三维岩石结构面剪切强度公式。这样，在工程实践中可用该公式进行岩石结构面剪切强度评估。该公式克服了Barton公式仅考虑结构面的二维特性及粗糙度系数JRC人为估值的缺陷，为全面评价岩石结构面剪切强度特性提供一种方法。

主权项

一种三维岩石结构面剪切强度评估方法，其特征在于，方法步骤包括：（1）获取岩石试件结构面数字图像，用图像灰度值表示岩石结构面的三维形貌数据；（2）根据岩石结构面的三维数据，应用投影覆盖法，计算结构面多重分形特征参数和，参数表示多重分形谱宽，表示广义维数阈值宽度，用公式表示，用公式表示；（3）选择x个不同粗糙程度的岩石结构面，按照步骤（1）和（2）计算各结构面的和值，其中：x≥5；（4）对步骤（3）中的x个不同粗糙程度的岩石结构面进行剪切力学试验，获得x组正应力与剪应力力学参数；（5）选取同类型结构面做不同正应力下的剪切试验，按照摩尔库伦准则计算结构面基本摩擦角；（6）选取同类型的岩石试件进行单轴抗压试验，确定结构面壁面强度JCS；（7）以二维节理轮廓线Barton剪切公式为基础，提出由多重分形参数或表达的三维剪切强度公式，表达式为或，应用最小二乘法原理，结合步骤（3）‑（6）结构面多重分形参数计算数据和结构面力学测试数据，求得m和n系数为:m=33.709，n=32.607，则由多重分形参数或表达的三维岩石结构面剪切强度公式:或。