一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其包括如下步骤：获取节理试样节理表面二维轮廓线；获取节理表面形貌离散处理图像及节理表面二维轮廓线的坐标数据矩阵；获取节理宏观起伏度特征；获取节理细观粗糙度特征；获取节理峰值剪胀角i

【技术实现步骤摘要】
一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法


[0001]本专利技术涉及工程
，尤其是涉及一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法。

技术介绍

[0002]大量的岩体工程实例表明工程岩体的变形和破坏与岩体结构面物理力学性质息息相关，表面形态作为描述节理的重要因素，在很大程度上也决定了其剪切强度。而自然节理的表面形态具有复杂多变、起伏度与粗糙度不均一性明显的特点。国际岩石力学学会提出节理的形态是由大尺度(宏观)波动形态与小尺度(细观)非均匀体共同表征。
[0003]现有技术中，一般按宏观起伏度和细观粗糙度两级形态来描述节理表面形态模型，分类界限不明确，且没有说明采用两级形态的确定方法，不便于实际应用。
[0004]节理表面形貌由较大尺寸的宏观起伏度和大量小尺寸的细观粗糙度叠加而成
[1]，Li et al.
[2]指出，宏观起伏度和细观粗糙度在很大程度上影响节理的摩擦学行为，应该区分宏观起伏度和细观粗糙度各自对剪切强度的贡献。
[0005]节理表面形貌包含各种频率信号，也包括几乎没有任何周期或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤，获取节理试样节理表面二维轮廓线；获取节理表面形貌离散处理图像及节理表面二维轮廓线的坐标数据矩阵；对节理表面二维轮廓线的坐标数据矩阵进行处理获取节理宏观起伏度坐标数据矩阵，基于节理宏观起伏度坐标数据矩阵绘制成图获取节理宏观起伏度特征；将节理表面二维轮廓线的坐标数据矩阵减去节理宏观起伏度坐标数据矩阵，获取节理细观粗糙度特征；获取节理峰值剪胀角i
p
与节理宏观起伏度特征及节理细观粗糙度特征的关系：其中，C1表征为节理宏观起伏度特征分量参数，C2表征为节理细观粗糙度特征分量参数；表征为描述法向应力σ
n
与节理细观粗糙特征对剪胀贡献程度的关系函数，σ
t
表征为岩石抗拉强度；将节理峰值剪胀角i
p
代入经典Patton强度模型中，获取考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型：其中，为节理基本内摩擦角。2.根据权利要求1所述的一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于，所述步骤将节理峰值剪胀角i
p
代入经典Patton强度模型中，获取考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型之后，还包括，将节理表面二维轮廓线的预设段导入至PFC软件的黏结颗粒节理模型中，建立数值试验模型，验证得到的考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的有效性。3.根据权利要求1或2所述的一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于，所述步骤获取节理峰值剪胀角i
p
与节理宏观起伏度特征及节理细观粗糙度特征的关系：中C1＝SD
i
，SD
i
表征为起伏度标准差，C2＝tan
‑1(Z2)，tan
‑1(Z2)表征为坡度均方根对应正切角。4.根据权利要求3所述的一种考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型的构建方法，其特征在于：所述步骤将节理峰值剪胀角i
p
代入经典Patton强度模型中，获取考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型中的考虑节理宏细观形貌的剪切强度模型5.根据权利要求4所述的一种考虑节理宏细观形...

【专利技术属性】
技术研发人员：林杭，谢世杰，陈怡帆，刘波，张声文，尹湘杰，成晨，刘保华，汪亦显，赵延林，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：