[發(fā)明專利]巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)尺寸效應(yīng)全域搜索測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810761471.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN109029334B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜時(shí)貴;雍睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/30
• 分類號(hào): G01B21/30
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)尺寸效應(yīng)全域搜索測(cè)量方法，包括以下步驟：(1)系列尺寸結(jié)構(gòu)面粗糙度試樣全域搜索和全樣本提取，依據(jù)全域搜索分別得到的系列尺寸結(jié)構(gòu)面全樣本，依次提取尺寸試樣所有點(diǎn)的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)樣本對(duì)應(yīng)位置分別進(jìn)行編號(hào)與保存；(2)JRC全樣本測(cè)量；(3)JRC尺寸效應(yīng)規(guī)律分析。本發(fā)明提供一種使巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)尺寸效應(yīng)測(cè)量結(jié)果具有可重復(fù)性和唯一性的巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)尺寸效應(yīng)全域搜索測(cè)量方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)(JRC)尺寸效應(yīng)測(cè)量方法，特別的是本發(fā)明所提出的JRC尺寸效應(yīng)全域搜索測(cè)量方法，顛覆了統(tǒng)計(jì)精度的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，通過系列尺寸試樣的全域搜索和JRC全樣本測(cè)量，確保了結(jié)構(gòu)面JRC尺寸效應(yīng)規(guī)律的可重復(fù)性和唯一性，本發(fā)明屬于工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)面是巖體中的薄弱環(huán)節(jié)，其抗剪強(qiáng)度參數(shù)的準(zhǔn)確獲取不管對(duì)巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，還是基礎(chǔ)建設(shè)工程設(shè)計(jì)，均具有至關(guān)重要的作用。結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)隨取樣尺寸的增大而變化是眾所周知的現(xiàn)象，尺寸效應(yīng)已成為研究結(jié)構(gòu)面力學(xué)行為不可忽略的一個(gè)部分。結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)與抗剪強(qiáng)度具有很好的一致性，粗糙度系數(shù)尺寸效應(yīng)是結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)尺寸效應(yīng)的本質(zhì)根源。系統(tǒng)總結(jié)和分析結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)的尺寸效應(yīng)規(guī)律，是研究大、中、小等多種尺度巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)的重要方面，具有重大的工程實(shí)用價(jià)值。近50年來，學(xué)者們陸續(xù)開展了大量有關(guān)結(jié)構(gòu)面力學(xué)行為尺寸效應(yīng)的研究工作，并嘗試借助試驗(yàn)手段揭示巖體結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)的一般規(guī)律。巖體結(jié)構(gòu)面的形成與發(fā)展經(jīng)歷了地質(zhì)歷史時(shí)期各種內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用的改造和影響，致使結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征差異大。結(jié)構(gòu)面隨取樣位置不同，其力學(xué)性質(zhì)存在明顯不同，而且試樣尺寸越小、粗糙度越大，這種差異性越顯著。目前研究者對(duì)巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)尺寸效應(yīng)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)也不盡相同，甚至得到了相互矛盾的結(jié)論，將尺寸效應(yīng)試驗(yàn)規(guī)律付諸于實(shí)踐應(yīng)用存在困難。前人對(duì)結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)研究的一個(gè)共同特點(diǎn)是，在進(jìn)行不同尺寸結(jié)構(gòu)面試樣取樣時(shí)帶有主觀性與隨機(jī)性，且缺乏對(duì)所采集試樣代表性的定量評(píng)估，結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)試樣選取的非唯一性導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的不確定性和不可重復(fù)性，影響了尺寸效應(yīng)試驗(yàn)規(guī)律的實(shí)際運(yùn)用。

目前結(jié)構(gòu)面試樣取樣方法主要有三類：分割取樣法、漸進(jìn)擴(kuò)大取樣法、簡(jiǎn)單隨機(jī)取樣法。分割取樣方法的實(shí)質(zhì)是在最大試樣尺寸范圍內(nèi)，通過均勻分割實(shí)現(xiàn)小尺寸試樣的制作。Barton、Muralha、Leichnitz等人基于分割取樣方法開展了大量結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)試驗(yàn)研究工作。采用該方法時(shí)，隨著取樣尺寸的減少，試樣數(shù)量成倍增大；受等分影響，無法獲得尺寸效應(yīng)研究的標(biāo)準(zhǔn)尺寸(10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm……)試樣。漸進(jìn)擴(kuò)大取樣法的實(shí)質(zhì)為在尺寸效應(yīng)研究范圍內(nèi)，人為選擇取樣起始點(diǎn)，每次以該點(diǎn)作為取樣基準(zhǔn)，逐漸擴(kuò)大，依次獲得各尺度結(jié)構(gòu)面試樣。徐磊、任青文，杜時(shí)貴，葛云峰、唐輝明等采用該方法系統(tǒng)研究了結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度與粗糙度尺寸效應(yīng)性質(zhì)，并獲得了初步研究成果。雖然該方法能大大減少結(jié)構(gòu)面試樣的數(shù)量并能得到研究范圍內(nèi)系列尺寸的結(jié)構(gòu)面試樣，但是結(jié)構(gòu)面不同位置處粗糙度系數(shù)(JRC)具有差異性，采用該方法時(shí)由于取樣基準(zhǔn)位置不同導(dǎo)致了試驗(yàn)結(jié)果的差異，試驗(yàn)規(guī)律受人為因素干擾，具有非確定性。簡(jiǎn)單隨機(jī)取樣法是目前工程中廣泛應(yīng)用的概率抽樣方法，該取樣方法受人為因素影響，取樣結(jié)果具有隨意性，不能保證取樣的精度，所揭示的尺寸效應(yīng)規(guī)律具有不確定性和不可重復(fù)性。

以分割取樣法、漸進(jìn)擴(kuò)大取樣法、隨機(jī)取樣法為代表的取樣方法存在明顯的局限性，取樣結(jié)果因人而異，測(cè)量結(jié)果不具有重復(fù)性；統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)量確定困難，難以通過定量化計(jì)算得到，統(tǒng)計(jì)分析精度不統(tǒng)一；JRC統(tǒng)計(jì)測(cè)量結(jié)果只是樣本總體真值的間接反映，兩者存在明顯差異。近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，為解決巖土工程中龐大的數(shù)據(jù)量運(yùn)算提供了有利條件。依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，將每次不同位置截取結(jié)構(gòu)面起伏輪廓樣本可視為一次獨(dú)立事件，借助計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)成樣本總體的所有試樣進(jìn)行粗糙度測(cè)量，避免了人為指定樣本數(shù)、測(cè)量結(jié)果不唯一的問題。

因此，針對(duì)目前巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)尺寸效應(yīng)研究的局限性，亟需提出一種可保證結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)尺寸效應(yīng)規(guī)律具有可重復(fù)性和唯一性的測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容