节理粗糙度系数的模糊分析

首先分析了岩石节理的力学特性，简要介绍了确定节理粗糙度系数的几种方法，指出了这些方法中存在的一些问题。提出了以施密特锤平均回弹数、节理壁平均抗压强度、节理开度、节理面平均粗糙幅度等为基本因素，用模糊数学确定节理粗糙度系数的方法。该方法简单、可行。     

岩石节理粗糙系数的分形描述

岩石节理粗糙度系数JRC的正确确定对岩体结构面抗剪强度的计算有很大影响。自然岩石节理表面轮廓线可以看作为分形曲线。在某种意义上，应用分形维数来描述岩石节理的粗糙度可以克服粗糙度系数在应用上的某些不足。     

节理面粗糙度系数与分形维数的关系

讨论了估算节理面粗糙度的若干分析方法，论述了节理面的分形性质，从三个不同的方面探讨了粗糙度系数与分形维数的关系     

节理面粗糙度系数与分形维数的关系

讨论了估算节理面粗糙度的若干分析方法，论述了节理面的分形性质，从三个不同的方面探讨了粗糙度系数与分形维数的关系。     

岩体三维节点偶对分析及其在岩体工程中的应用

为了改善Ｇｏｏｄｍａｎ节理单元，Ｍ．Ｋａｔｏｎａ提出了不考虑刚度系数的摩擦──滑动节理模型．但是由于缺乏可行的数学分析方法，因而得不到真实可信的结果，特别是出现了节理面块体相互嵌入问题，影响了它的实际应用．本文采用了节点偶对分析方法，该方法是建立在几何力学约束边界的序列矢量判定的基础上，同时还可以顺利地解决节理交汇组合等复杂的岩体力学问题，并将该法应用于东江大坝监测分析之中，实测资料表明该法的计算结果令人满意．     

粗糙节理的改进形貌表征方法及采样点距效应

为了定量表征粗糙岩石节理的三维形貌特征,采用三维工业扫描仪X3对3组天然红砂岩节理进行三维激光扫描试验. 基于Delaunay点云离散算法重构岩石节理面,分析单个微单元体与剪切方向的几何关系,提出改进模型来描述潜在接触部分随表面有效倾角门槛值的变化特征,并研究节理粗糙度随采样点距的变化规律. 结果表明：改进模型与试验结果较吻合,精度优于传统的Grasselli模型. 基于改进模型提出新的粗糙度评估参数,该指标满足量纲分析的要求,能准确捕捉节理粗糙度的各向异性特征,可以用于表征天然岩石节理的粗糙度. 发现节理形貌表征存在采样点距效应. 随着采样点距的增大,节理粗糙度不断减小. 在特殊情形下,采样点距增大会导致粗糙度增大,主要是因为放大了节理的一阶粗糙度特征.     

岩石节理多层结构模型研究

为了研究节理细观形态对其宏观力学性状的影响,据岩石节理分形特点,将节理面分解为不同层次细观结构面,节理破坏拟为粗糙度分层渐进破坏的过程,基于Plesha本构建立了岩石节理多层结构模型.模型将粗糙度定义为等效起伏角,力学响应发生在最底层（基本面）,结构面受力性状由下层结构面平均化得到,基本面破坏后,其上层结构面转化为基本面.模型考虑了弹性变形、滑动变形、磨损、剪断、压碎、分离等作用机理,能模拟剪胀、应变软化等现象,能考虑单调及循环剪切效应.采用ABAQUS的用户子程序UEL进行了模型验证与参数分析.计算表明：峰值剪切应力随着结构层次的增加而增大;在结构层次不变时,等效峰值摩擦系数随法向应力的增大而减小;剪切应力终值由基本摩擦角控制;剪应力 位移曲线形态取决于粗糙度结构特性;模型中刚度系数对剪切性状影响很小.     

节理岩体粗糙度吸引子盒子维数的研究方法

论述了节理岩体粗糙度吸引子盒子维数的研究方法，从数学理论上推导了盒子维数Ｄ的正确性和唯一性，作为验证，考查了分形随机布朗运动，获得了较为理想的结果，为了使Ｊｒｃ值定量化，本文利用多项式回归分析，得到了Ｊｒｃ与分维数Ｄ之间的经验公式，并在Ｂａｒｔｏｎ提出的典型制面线中得到了检验。因而，可以说盒子维数研究方法是研究节理岩体粗糙度的一种较好的方法。     

充填节理加锚剪切强度特征及变形规律研究

基于含充填节理室内剪切试验数据,利用PFC2D探讨了含充填及加锚节理的数值实现方法,建立了不同粗糙度形态的含充填节理及其加锚计算模型,对比研究了含充填节理面在加锚和无锚状态下的强度特征及其应力应变曲线特性.研究结果表明:以室内含充填节理剪切试验结果为参数标定基础,获得准确细观参数,并可应用于后续含充填节理的加锚剪切模拟,且效果较好;加锚情况下含充填节理的剪切强度相比不加锚情况具有一定程度的提高,且达到峰值强度时的应变量明显增加,但锚杆对含充填节理面抗剪强度贡献量不同;同一充填厚度下,不同粗糙度的含充填节理面加锚剪切曲线可分为三种不同的曲线形式,其对应的锚杆贡献量不同;同一粗糙度下,不同充填厚度的节理面加锚剪切行为差异较大,且存在一个临界充填厚度,此厚度下的加锚充填强度最大,且不同粗糙度的加锚节理面临界充填厚度不同.     

基于数字图像法的新老混凝土粘结面粗糙度研究

新老混凝土结合面粗糙度是影响其粘结效果的重要因素之一.基于数字图像技术原理,针对新老混凝土粘结面提出了一种新型量测其粘结面粗糙度的数字图像新方法.该方法首先运用数字图像技术对新老混凝土粘结面图像像素值进行量化计算,并借助混凝土粘结面试验建立了数字图像法所得平均构造深度和灌砂平均深度及粗糙面分数维值之间关系.结果表明:数字图像法结果与传统灌砂法和分数维法结果间存在明显的线性关系,说明数字图像法测量新老混凝土粘结面粗糙度是可行的;进而研究了粘结面粗糙度系数对新老混凝土界面抗剪强度的影响,确定了数字图像法所得平均构造深度与粘结面粗糙度系数之间的计算公式,这为新老混凝土结合面粘结强度的计算提供了新方法.     

基于Boosting-决策树C5.0的岩体结构面粗糙度预测

针对目前岩体结构面粗糙度系数（JRC）定量评价模型构建困难且预测精度较低的问题，搜集包括10条Barton标准剖面线在内的112条岩体结构面JRC，统计各剖面线的8种形态参数. 采用主成分分析降维处理形态参数，共得到5个主成分. 以前102组剖面线参数作为训练样本，采用Boosting-决策树C5.0算法构建模型，以10条Barton标准剖面线验证模型精度. 对比决策树C5.0模型、CHAID决策树模型、支持向量机（SVM）模型、类神经网络模型，分析各模型预测效果. 结果表明，Boosting-决策树C5.0模型的预测结果平均误差、均方根误差均最小. 建立的显式JRC预测模型，包含8层共计68节点的判别阈值.     

Macro and meso characteristics evolution on shear behavior of rock joints

Direct shear tests were conducted on the rock joints under constant normal load(CNL), while the acoustic emission(AE) signals generated during shear tests were monitored with PAC Micro-II system. Before and after shearing, the surfaces of rock joints were measured by the Talysurf CLI 2000. By correlating the AE events with the shear stress-shear displacement curve, one can observe four periods of the whole course of shearing of rock joints. By the contrast of AE location and actual damage zone, it is elucidated that the AE event is related to the morphology of the joint. With the increase of shearing times, the shear behavior of rock joints gradually presents from the response of brittle behavior to that of ductile behavior. By combining the results of topography measurement, four morphological parameters of joint surface, S p(the maximum height of joint surface), N(number of islands), A(projection area) and V(volume of joint) were introduced, which decrease with shearing. Both the joint roughness coefficient(JRC) and joint matching coefficient(JMC) drop with shearing, and the shear strength of rock joints can be predicted by the JRC-JMC model. It establishes the relationship between micro-topography and macroscopic strength, which have the same change rule with shearing.     

岩石粗糙裂隙大范围雷诺数条件下渗流特性

通过试验和理论分析,研究不同几何参数的岩石粗糙裂隙渗流的非达西系数β、临界雷诺数Re_c、非达西效应因子E等变化特性。研制裂隙渗流试验仪器,制作9个不同开度和裂隙粗糙度(joint roughness coefficient, JRC)的单裂隙模型,开展大范围雷诺数Re条件下粗糙裂隙渗流试验。根据渗流试验结果,得到了不同粗糙度(JRC=2~20)单裂隙的渗流特性,显示出粗糙度对裂隙的非线性渗流特性产生显著的影响。结合Forchheimer方程,从理论参数方面,对粗糙度的影响进行量化。研究显示:裂隙粗糙度越大,则越容易引起裂隙渗流的非线性,临界雷诺数越小,非线性作用越强。     

基于长期强度的节理岩体洞室蠕变特性研究

为了进一步探究节理岩体蠕变特性,摆脱传统意义上从宏观弹塑或粘弹塑本构的角度分析岩体流变特性的方法,将细观单元视为弹脆性的本构关系,采用考虑岩石长期强度的岩石破裂过程分析系统,通过对不同工况下的节理岩体洞室数值模拟,得到了节理间距和节理夹角对围岩蠕变特性及其破坏特征的影响规律。结果表明：节理岩体洞室围岩的蠕变量随着节理面间距的增大而减小;当节理面的水平夹角小于45°时,节理岩体洞室围岩蠕变量随着节理面夹角的增大而增大,但当节理面倾角大于45°时,蠕变量反而随着节理面倾角的增大而减小,当节理面倾角等于45°时,围岩出现大量破坏,并表现出加速蠕变的特征。     

非连续岩体破裂机理及其工程稳定性研究

本研究为应用基础研究,以解决工程实际问题为目的,以围岩中客观存在的破裂区为主线,从对地下工程稳定性问题的评价入手,以相似材料模型试验和数值模拟计算为基本手段,以断裂力学为基础,研究了断续节理岩体的细观破坏机理、宏观破坏过程及其对围岩破裂区和围岩碎胀变形的影响规律;研究了断续节理岩体中围岩破裂区的性质、破裂区与地下工程稳定性的关系等问题,提出了以围岩破裂区和围岩收敛量作为判定围岩稳定性方法,为采矿工程的设计、施工和生产提供了较为可靠的决策依据.本文获得以下主要结论:1)围岩破裂区是一个综合数量指标,采用以围岩破裂区厚度作为围岩稳定性评价的指标.2)采用数字照相变形量测方法来测量围岩的变形,较好地解决了平面应变模型试验中的变形量测问题,符合非接触变形量测的发展趋势.3)断续节理岩体的破坏机制为:在集中应力作用下,节理端部岩桥首先发生张拉破坏,新生的岩桥裂纹与邻近原生节理相互串通,最终形成阶梯状滑移面而使岩体强度丧失.4)当节理两端的次生裂纹扩展长度l=h/sinβ时,节理岩体将产生贯通破坏.5)在节理岩体中,围岩破裂区是由于新生裂纹与节理相互贯通导致纵横交错的贯通裂隙所致,断续节理贯通破坏的边界可定义为围岩破裂区的边界.6)通过相似模型试验发现,当节理密度大时,围岩破裂区会跨越相邻节理;反之,节理对围岩破裂区的扩展有阻隔作用.7)围岩收敛速率的第一次突然增大,预示围岩中已产生破裂区,而围岩收敛速率的每一次突然增大,意味着围岩产生了剧烈的破坏.8)当节理角度在30°～75°之间时,节理角度对岩体强度的影响较大,并且在60°左右时岩体强度最低,稳定性也最差.9)当巷道的收敛量达到或超过2.5%时,巷道围岩中将产生破裂区;当巷道的收敛量达到或超过5%时,巷道将发生冒顶事故,已处于失稳状态;当巷道的收敛量达到或超过22.8%时,巷道将完全毁坏,并失去了人工稳定的可能.     

节理倾角对单节理岩样变形破坏影响的数值模拟

采用FLAC模拟了节理倾角对各向异性岩样峰值强度、力学行为及剪切带图案的影响。节理由实体单元模拟。对于节理之外的岩石,采用莫尔库仑与拉破坏复合的破坏准则,峰后本构关系选择线性应变软化模型;对于节理,采用理想弹塑性的莫尔库仑准则。结果表明,无节理密实岩石的峰值强度最高。节理岩样的剪切应变或集中在节理上,或集中在新剪切带上,峰值强度随节理倾角而改变。新剪切带启动于节理的端部,然后沿其固有方向传播。当节理倾角适中时,节理岩样的峰值强度较低,岩样的行为受控于节理。当节理倾角较高或较低时,可观测到应变软化行为。若节理倾角较低,新剪切带的长度随节理倾角的降低而增加,这导致了陡峭的峰后应力-应变曲线。若节理倾角较高,由于节理倾角对新剪切带的厚度和倾角几乎没有影响,因此,峰后斜率不依赖于节理倾角。     

A Brief Introduction on Joint Radar and Communication Systems

Joint radar and communication(JRC) technology is gradually becoming an essential approach to alleviating spectral congestion. Radar and communications systems were designed with common spectral and hardware resources to reduce size, improve performance, reduce cost, and decongest the spectrum. Various approaches have been proposed to achieve the coexistence of radar and communication systems. This paper mainly focuses on the research directions of radar communication coexistence(RCC) and dual-function radar communication systems(DFRC) in JRC technology. We summarize and analyze the existing research problems in the JRC era. According to the characteristics and advantages of JRC technology, we highlight several potentials in military and commercial applications.     

基于均匀化方法的天然复合材料等效弹性性能分析

节理岩体是一种自然界广泛存在的天然复合材料,作者提出了含有节理岩体的复合材料的细观力学模型,利用均匀化方法计算了任意节理交角及相对节理宽度下岩体的等效弹性参数,得到了等效弹性参数随岩体节理倾角及相对节理宽度的变化曲线.     

剪切速率对岩石节理强度特性的影响

不同剪切速率下岩体结构面的力学特性研究是进行岩质边坡动力反应分析的重要前提。基于Barton峰值抗剪强度理论和均方根一阶导数值法的节理粗糙度系数计算方法,对前人研究中关于定法向应力条件下不同剪切速率的岩石节理峰值抗剪强度的室内直剪试验结果进行整理与计算,探究剪切速率对岩石节理总摩擦角的影响规律,提出与速率相关的岩石节理峰值抗剪强度经验公式。结果表明:当剪切速率在0~0.8 mm·s^-1范围内时,岩石节理试样的总摩擦角随剪切速率的变化呈现负对数变化规律;对于均质性和各向同性较强的岩石节理随剪切速率的增大,总摩擦角呈现减小趋势,对于非均质性和各向异性较强的岩石节理随剪切速率的增大,总摩擦角呈现增大趋势,且后者总摩擦角增大幅度小于前者的减小幅度;岩石节理的物性和微观几何形态对总摩擦角随剪切速率的增加而变化的影响较大,节理面的物性主要影响总摩擦角随剪切速率增加呈现增大或减小的变化趋势,节理面的微观几何形态主要影响总摩擦角随剪切速率的变化幅值。