一种岩体结构面粗糙度系数的综合确定方法

摘要

本发明涉及一种岩体结构面粗糙度系数的综合确定方法，适用于多种形态的岩体结构面粗糙度系数的综合确定。本发明通过三维激光扫描仪或岩体结构面形貌仪，可一次性获得整个岩体结构面的形貌数据，一改以往一条线段的测量结果不能代表整个岩体结构面的粗糙度的情况，测量结果客观真实。通过将代表性曲线在空间上拉直，改变各点的X、Y坐标，Z坐标保持不变，将三维的岩体结构面粗糙度用二维的方法进行表征，采用四种计算方法、综合进行分析，最终确定的岩体结构面粗糙度系数值更加准确，本方法考虑全面，计算简单，结果准确。

主权项

一种岩体结构面粗糙度系数的综合确定方法，其特征在于按照如下的步骤进行：步骤一、在工程岩体结构分析的基础上，采用三维激光扫描或岩体结构面形貌仪获取所要测量岩体结构面的形貌数据；步骤二、用所获取的岩体结构面形貌数据，生成岩体结构面数字高程模型DEM；步骤三、在岩体结构面数字高程模型DEM上，提取出能代表岩体结构面形貌的代表性曲线，以额定取样间隔SI依次选取代表性曲线上n个点，按照点的三维直角坐标系坐标组成点的集合{(X₁, Y₁, Z₁), (X₂, Y₂, Z₂),…(X_n, Y_n, Z_n)}，X轴为岩体结构面形貌水平面内部的一个坐标轴，Y轴为岩体结构面形貌水平面内部同X轴垂直的坐标轴，Z轴为垂直于岩体结构面形貌水平面的轴，n为自然数；步骤四、建立新的平面直角坐标系 (x, y)，将步骤三中点集合中的点坐标进行坐标转换，转换后的x_n= (n ‑ 1) × SI，y_n= Z_n，形成新的点的坐标集合{(x₁, y₁), (x₂, y₂),…(x_n, y_n)},在平面直角坐标系(x, y)中形成曲线，此曲线可代表所测岩体结构面形态，n为自然数；步骤五、用如下4个公式分别计算步骤四中曲线的特征参数δ、σ_i、R_z、D，并进一步计算出单项岩体结构面粗糙度系数值JRC₁、JRC₂、JRC₃、JRC₄；(1)(2)= 4.6836R_z^0.6106                                                        (3)= 92.709(D ‑)^0.377                                                    (4)其中，SI为取样间隔，δ为曲线伸长率，a, b, c, f为方程系数；δ= (L_t ‑ L)/LL_t曲线迹长，L曲线投影长，σ_i为起伏角标准差，i为自然数；，R_z为最大起伏度，即曲线最高波峰和最低波谷的垂直距离，为y的最大值与最小值的差，；，，，D为用h‑法算出的曲线分维数，h为平均凹谷深度或平均凸峰高度，为半波长，M为半波长的个数，步骤六、用公式5计算出单项岩体结构面粗糙度系数值的平均值作为所测岩体结构面的粗糙度系数值，JRC = (JRC₁ + JRC₂ + JRC₃ + JRC₄)/4                                             (5) 。