CN1645049A - 典型岩体结构面粗糙度系数尺寸效应分维数确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及典型岩体结构面粗糙度系数尺寸效应分维数确定方法，包含以下顺序步骤：(1)布置测段；(2)绘制轮廓曲线；(3)测量10cm测段轮廓曲线的起伏幅度R_y0；(4)由公式计算10cm测段粗糙度系数JRC₀值；(5)求JRC₀的期望值E(JRC₀)；(6)测量30cm测段轮廓曲线的起伏幅度R_y30；(7)由公式计算30cm测段粗糙度系数JRC₃₀值；(8)求JRC₃₀的期望值E(JRC₃₀)；(9)由E(JRC₃₀)＝E(JRC₁₀)

Description

典型岩体结构面粗糙度系数尺寸效应分维数确定方法

(一)技术领域

本发明涉及典型岩体结构面JRC尺寸效应分维数D，适用于部分出露的岩体结构面表面确定岩体结构面粗糙度系数JRC_n值的场合。

(二)背景技术

在本发明作出之前，现有技术尚无典型岩体结构面JRC尺寸效应分维数D，岩体结构面粗糙度系数JRC_n值的确定方法是以出露岩体结构面范围测量得到的标准尺寸岩体结构面的粗糙度系数JRC₀值，根据Barton的JRC尺寸效应经验公式 ${\mathrm{JRC}}_n={\mathrm{JRC}}_0{\left[\frac{L_n}{L_0}\right]}^{-0.02{\mathrm{JRC}}_0}$ 计算岩体结构面粗糙度系数JRC_n值。由于不同壁岩成分的岩体结构面JRC尺寸效应特征不尽相同，由Barton的JRC尺寸效应经验公式 ${\mathrm{JRC}}_n={\mathrm{JRC}}_0{\left[\frac{L_n}{L_0}\right]}^{-0.02{\mathrm{JRC}}_0}$ 计算得到的岩体结构面粗糙度系数JRC_n值不能很好地体现具不同壁岩成分的岩体结构面JRC尺寸效应的差异，由该技术得到的岩体结构面粗糙度系数JRC_n值不能真实反映不同壁岩成分岩体结构面的JRC尺寸效应特征。

(三)发明内容

本发明目的在于克服现有技术计算得到的岩体结构面粗糙度系数JRC_n值不能很好地体现具不同壁岩成分的岩体结构面JRC尺寸效应的缺点，提供一种典型岩体结构面粗糙度系数尺寸效应分维数确定方法，从而适用于在部分出露的岩体结构面表面确定具尺寸效应的岩体结构面粗糙度系数JRC_n。

本发明所述的典型岩体结构面粗糙度系数尺寸效应分维数确定方法，包含以下顺序步骤：

(1)对应所需测量方向均匀布置统计所需数目的长度分别为10cm和30cm的测段；

(2)采用轮廓曲线仪绘制上述测段的轮廓曲线；

(3)测量上述10cm测段的每个轮廓曲线的起伏幅度R_y0；

(4)由公式 ${\mathrm{JRC}}_0=49.2114e^{\frac{29}{450}}\arctan \left[\frac{{4R}_{y0}}{5}\right]$ 分别计算每个10cm测段粗糙度系数JRC₀值；

(5)根据每个10cm测段不同的粗糙度系数计算得到JRC₀的期望值E(JRC₀)；

(6)测量上述30cm测段的每个轮廓曲线的起伏幅度R_y30；

(7)由公式 ${\mathrm{JRC}}_{30}=49.2114e^{\frac{29L_0}{450L_{30}}}\arctan \left[\frac{8R_{Y30}}{L_{30}}\right]$ 分别计算每个30cm测段粗糙度系数JRC₃₀值；

(8)根据每个30cm测段不同的粗糙度系数计算得到JRC₃₀的期望值E(JRC₃₀)；

(9)由JRC尺寸效应分形模型 $E\left({\mathrm{JRC}}_{30}\right)=E\left({\mathrm{JRC}}_{10}\right){\left[\frac{L_{30}}{L_{10}}\right]}^{-D},$ 即可换算得到典型岩体结构面JRC尺寸效应分维数D。

采用本发明具有以下优点：统计测量得到的岩体结构面粗糙度系数JRC₁₀和JRC₃₀值具有较好的代表性，且精度满足要求，由此换算得到的典型岩体结构面JRC尺寸效应分维数D已经体现了不同壁岩成分对岩体结构面JRC尺寸效应的影响，为定量统计分析具尺寸效应的岩体结构面粗糙度系数JRC_n值提供了有效的手段，具有较大的实施价值和社会经济效益。

(四)具体实施方式

野外实测统计得到灰岩节理表面取样长度分别为10cm和30cm的128条轮廓曲线的粗糙度系数JRC₁₀和JRC₃₀的统计值分别为8.31和4.93，由JRC尺寸效应分形模型 $E\left({\mathrm{JRC}}_{30}\right)=E\left({\mathrm{JRC}}_{10}\right){\left[\frac{L_{30}}{L_{10}}\right]}^{-D}$ 换算得到灰岩节理JRC尺寸效应分维数D＝0.4758。

Claims (1)

1、一种典型岩体结构面粗糙度系数尺寸效应分维数确定方法，其特征在于包含以下顺序步骤：

(1)对应所需测量方向均匀布置统计所需数目的长度分别为10cm和30cm的测段；

(2)采用轮廓曲线仪绘制上述测段的轮廓曲线；

(3)测量上述10cm测段的每个轮廓曲线的起伏幅度R_y0；

(4)由公式 ${\mathrm{JRC}}_0=49.2114e^{\frac{29}{450}}\arctan \left[\frac{{4R}_{y0}}{5}\right]$ 分别计算每个10cm测段粗糙度系数JRC₀值；

(5)根据每个10cm测段不同的粗糙度系数计算得到JRC₀的期望值E(JRC₀)；

(6)测量上述30cm测段的每个轮廓曲线的起伏幅度R_y30；

(7)由公式 ${\mathrm{JRC}}_{30}=49.2114e^{\frac{{29L}_0}{450L_{30}}}\arctan \left[\frac{{8R}_{Y30}}{L_{30}}\right]$ 分别计算每个30cm测段粗糙度系数JRC₃₀值；

(8)根据每个30cm测段不同的粗糙度系数计算得到JRC₃₀的期望值E(JRC₃₀)；

(9)由JRC尺寸效应分形模型 $E\left({\mathrm{JRC}}_{30}\right)=E\left({\mathrm{JRC}}_{10}\right){\left[\frac{L_{30}}{L_{10}}\right]}^{-D},$ 即可换算得到典型岩体结构面JRC尺寸效应分维数D。