岩体结构面三维粗糙度系数表征新方法

摘要：

岩体结构面粗糙度系数JRC影响着岩体的变形、破坏以及渗流特性,其数据采集与评价取值问题一直是岩石力学领域的热点和难点.目前研究方法多集中于二维,无法体现JRC的三维特性；即使现有的三维评价方法,也多数仅从几何数据单方面入手,没有考虑JRC的各向异性.鉴于此,提出基于光亮面积百分比BAP的岩体结构面三维粗糙度系数表征新方法.首先,运用三维激光扫描技术,建立岩体结构面三维数字模型；其次,通过模拟虚拟光源,在岩体结构面表面产生光亮与阴影,并生成图片；然后,基于图像分割技术,设置灰度阈值,提取大于灰度阈值的光亮部分面积,并计算岩体结构面的光亮面积百分比；最后,结合R.Tse和D.M.Cruden提出的JRC计算公式,考虑剪切或渗流方向,得出岩体结构面三维粗糙度系数估算公式.以鱼简河水库工程为例,实验结果表明:(1)在光源照射角度相等的情况下,光亮面积百分比与岩体结构面三维粗糙度系数成正比关系.(2)通过对比分析,光源照射角度过大(70°～85°)或过小(5°～35°)时,易产生误差,入射角介于35°～70°范围内时为最佳入射角.(3)基于该工程数据推导出JRC3D与BAP之间的估算公式.通过验证,试样Y10,Y11,Y12根据R.Tse和D.M.Cruden公式所得到的JRC3D分别为16.47,16.81,16.69,根据新估算公式计算的JRC3D分别为17.20,17.40,17.17,具有较好的一致性.

关键词：岩石力学、岩体结构面、粗糙度系数、三维激光扫描技术、图像分割技术

所属期刊栏目：31

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：中国地质调查局西部地区复杂山体成灾机制研究项目1212011014030;国家重点基础研究发展计划973项目2011CB710600

在线出版日期：2013-06-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2508-2517