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结构面粗糙度系数Barton直边法的简明公式
被引量：
7
1
作者
胡晓飞
杜时贵
《工程地质学报》
CSCD
2008年第2期196-200,共5页
JRC是反映爬坡角力学效应的岩体结构面表面形态等效描述指标。本文在Barton直边法的研究基础上,利用直边图的几何性质,推导出结构面粗糙度系数Barton直边法的简明公式,并通过实例检验了JRC简明公式的合理性和实用性。
关键词
结构面
粗糙度系数jrc
Barton直边法
简明公式
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职称材料
不同粗糙度系数结构面分级剪切蠕变特性
被引量：
1
2
作者
刘昂
张迁
+2 位作者
华宇
朱军
林文丽
《南京工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2023年第2期220-227,共8页
掌握结构面剪切蠕变特性的规律是揭示岩体时效变形与破坏的根本途径。通过对Barton标准剖面线第1条和第10条人工水泥砂浆结构面分别开展了恒定法向力条件下的分级剪切蠕变试验,研究了结构面剪切蠕变特性随粗糙度系数(JRC)、法向应力、...
掌握结构面剪切蠕变特性的规律是揭示岩体时效变形与破坏的根本途径。通过对Barton标准剖面线第1条和第10条人工水泥砂浆结构面分别开展了恒定法向力条件下的分级剪切蠕变试验,研究了结构面剪切蠕变特性随粗糙度系数(JRC)、法向应力、剪应力的变化规律。同时,采用离散元软件(PFC 2D)对不同粗糙度系数的Barton标准剖面线结构面进行了分级剪切蠕变数值模拟研究。结果表明:在恒定法向力条件下,同一结构面剪切蠕变量、蠕变速率均随剪应力增加而增加;在恒定法向应力及剪应力作用下,剪切蠕变随粗糙度系数增加而减小,结构面剪切蠕变数值模拟结果验证了同样的结论;另外,蠕变变形位移云图结果表明结构面试样沿结构面剪切加载方向,剪切蠕变随距离增加而减小;随着粗糙度系数增加,结构面剪切蠕变破坏模式由滑移摩擦为主逐渐向剪断破坏为主过渡。研究成果可为岩体工程的长期安全稳定性评价提供理论依据。
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关键词
结构面
粗糙度
剪切蠕变
蠕变速率
粗糙度
系数
(
jrc
)
离散元软件
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职称材料
宽隙比及粗糙度对交叉裂隙高速非达西偏流效应的影响
被引量：
3
3
作者
杨欢欢
王媛
+1 位作者
高玮
牛玉龙
《科学技术与工程》
北大核心
2018年第7期44-49,共6页
目前针对交叉裂隙偏流现象的研究只局限于达西情况下,而实际工程中地下水渗流常常出现高速非达西现象。基于已有研究的基础,利用Fluent软件分别对不同隙宽比和不同粗糙度的交叉裂隙中的渗流进行数值模拟,以研究交叉裂隙在高流速下的非...
目前针对交叉裂隙偏流现象的研究只局限于达西情况下,而实际工程中地下水渗流常常出现高速非达西现象。基于已有研究的基础,利用Fluent软件分别对不同隙宽比和不同粗糙度的交叉裂隙中的渗流进行数值模拟,以研究交叉裂隙在高流速下的非达西偏流效应特性。通过设置变量裂隙和参照裂隙,探讨两条支裂隙隙宽比以及节理粗糙度系数JRC对达西与非达西情况下偏流量的影响;同时对比了不同隙宽、不同粗糙度的单裂隙的渗流量与交叉裂隙分支裂隙的渗流量。结果表明相比于单裂隙,高流速下交叉裂隙各支裂隙的惯性项系数β减小;这种现象在宽裂隙及粗糙度较小的裂隙中尤为明显;并且在高速非达西条件下,交叉裂隙中的偏流现象更为显著。
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关键词
交叉裂隙
非达西
偏流
隙宽比
节理
粗糙度
系数
(
jrc
)
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职称材料
基于小波变换理论的岩石节理面粗糙度分级表征
被引量：
5
4
作者
元宙昊
叶义成
+1 位作者
罗斌玉
阎要锋
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期2623-2642,共20页
岩石节理面粗糙度的准确量化表征一直是节理岩体力学领域关注的热点问题。节理面表面形貌是多尺度的,且一阶、二阶起伏体对节理面粗糙度的形貌贡献存在差异,如何在考虑节理面多尺度特征的前提下实现粗糙程度的准确表征有待深入研究。基...
岩石节理面粗糙度的准确量化表征一直是节理岩体力学领域关注的热点问题。节理面表面形貌是多尺度的,且一阶、二阶起伏体对节理面粗糙度的形貌贡献存在差异,如何在考虑节理面多尺度特征的前提下实现粗糙程度的准确表征有待深入研究。基于小波变换理论,提出了用于小波基优选的能-熵比准则,结合基于能量保持百分比及信号标准差定义的临界分解水平准则,形成了节理面形貌分解理论。然后,以节理面形貌分解理论为基础,以10条标准节理面粗糙度系数(JRC)曲线为对象,实现了标准曲线中一阶、二阶起伏体的准确分离。对一阶、二阶起伏体的统计参数(一阶导数均方根Z_(2)、节理面粗糙度指数R_(p)-1)进行了计算,分析了一阶、二阶起伏体统计参数之间的差异,揭示了标准曲线的统计参数随粗糙度增加而出现局部凸起现象的原因,建立了节理面粗糙度的分级表征公式。最后,开展节理面剪切试验对粗糙度分级表征公式的可靠性进行验证。研究结果表明:①基于小波基优选准则确立的最优小波基coif5可实现节理面表面形貌的小波变换处理;②基于临界分解水平判别准则确立的第4分解水平适用于一阶、二阶起伏体的识别;③节理面中一阶、二阶起伏体的统计参数存在差异,二阶起伏体的统计参数普遍大于一阶起伏体的统计参数,揭示了标准曲线的统计参数随粗糙程度的增加而出现局部凸起的主要原因是未考虑一阶、二阶起伏体的形貌贡献差异;④基于粗糙度分级表征公式得出的节理面粗糙度系数与节理试样剪切试验结果的反算值吻合,且准确度比未分级的表征公式要好,表明粗糙度分级表征公式是合理的。
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关键词
小波变换
粗糙度
分解
节理面
粗糙度
系数
(
jrc
)
分级表征
统计参数
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职称材料
基于有限元的不同粗糙度裂隙等效渗透性预测
被引量：
1
5
作者
王梦辉
涂福彬
+2 位作者
童俊
焦玉勇
郑翔
《科学技术与工程》
北大核心
2022年第24期10388-10394,共7页
含裂隙岩体的渗透性预测是分析油气开采、污染物迁移等渗透问题的基础。采用自行编写的子单元程序来求解不可压缩黏性流体的稳态Navier-Stokes流动方程,通过引入周期性边界条件(periodic boundary conditions, PBC)来消除以往的数值模...
含裂隙岩体的渗透性预测是分析油气开采、污染物迁移等渗透问题的基础。采用自行编写的子单元程序来求解不可压缩黏性流体的稳态Navier-Stokes流动方程,通过引入周期性边界条件(periodic boundary conditions, PBC)来消除以往的数值模拟中仅选用一小段裂隙而忽略裂隙延伸长度所产生的误差,并采用该方法探究了节理面粗糙度系数(joint roughness coefficient, JRC)、裂隙宽度以及裂隙两表面相互错动对裂隙渗透性的影响。结果表明:随着裂隙宽度的增大,JRC值对渗透性的影响减小;仅使用JRC值无法精确评估裂隙的渗透性。
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关键词
裂隙
渗流
节理面
粗糙度
系数
(
jrc
)
周期性边界条件(PBC)
有限元分析
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职称材料
高应力和高渗压下粗糙单裂隙非线性渗透行为试验研究
6
作者
林志南
冯世宏
+1 位作者
王家全
张强
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第12期92-103,131,共13页
为研究高地应力和高渗压下深部裂隙岩石的渗透演化特征,文章采用RockTop-50HT全应力多场耦合三轴试验系统,开展一系列高围压和高渗压作用下不同粗糙度系数(JRC)单裂隙砂岩渗透试验。基于试验获得不同水力梯度下单裂隙砂岩的非线性渗透...
为研究高地应力和高渗压下深部裂隙岩石的渗透演化特征,文章采用RockTop-50HT全应力多场耦合三轴试验系统,开展一系列高围压和高渗压作用下不同粗糙度系数(JRC)单裂隙砂岩渗透试验。基于试验获得不同水力梯度下单裂隙砂岩的非线性渗透特性以及其表征方法;建立Forchheimer方程中参数A、B与JRC之间的定量关系;探究不同JRC单裂隙砂岩非线性渗流过程中雷诺数Re、非达西渗流因子E和表观透过率Ta等渗透参数的演化规律。结果表明:①随着水力梯度逐渐增大,单裂隙砂岩的渗流量呈现出明显的非线性渗流特性;随着JRC值增大,单裂隙砂岩的非线性渗流特征逐渐增强;②高围压和高渗压作用下裂隙的非线性渗流成因机制为渗透失稳和固液界面效应。采用Forchheimer方程定量分析时其非达西惯性系数为负值,表征单裂隙的渗流成因机制为渗透失稳;采用Izbash方程定量分析时发现单裂隙砂岩的非线性渗流特征是由显著的固液界面效应导致;③随着水力梯度增加,雷诺数Re呈非线性增大;非达西渗流因子E为负值且呈非线性降低变化;表观透过率Ta呈现出先振荡,后平稳发展,再迅速增大的发展趋势。研究成果对高地应力和高渗压下的深部裂隙岩体非线性渗流规律、稳定性分析和防灾减灾工程认识具有较重要的意义。
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关键词
单裂隙
粗糙度
系数
(
jrc
)
非线性渗流
Forchheimer方程
Izbash方程
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职称材料
JRC修正直边法的数学表达
被引量：
46
7
作者
杜时贵
陈禹
樊良本
《工程地质学报》
CSCD
1996年第2期36-43,共8页
ＪＲＣ是反映爬坡角力学效应的岩体结构面表面形态等效描述指标。本文在爬坡角力学效应机理研究基础上，阐述了ＪＲＣ直边法的物理意义；通过岩体结构面表面起伏幅度与金属表面粗糙度幅度对比分析，肯定了直边法的合理性；考虑ＪＲＣ的...
ＪＲＣ是反映爬坡角力学效应的岩体结构面表面形态等效描述指标。本文在爬坡角力学效应机理研究基础上，阐述了ＪＲＣ直边法的物理意义；通过岩体结构面表面起伏幅度与金属表面粗糙度幅度对比分析，肯定了直边法的合理性；考虑ＪＲＣ的尺寸效应，推导ＪＲＣ修正直边法的数学表达式，编译计算机常用程序。最后，实例检验了ＪＲＣ修正直边法数学表达式的合理性和可用性。
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关键词
粗糙度系数jrc
修正直边法
数学表达式
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职称材料
裂隙岩体单元注浆扩散规律及强度演化模拟
8
作者
张二蒙
刘浪
+3 位作者
许延春
费宇
耿济世
蔺亚兵
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第7期207-222,共16页
为研究含粗糙裂隙岩体充填程度对改造后岩体强度的影响机制,采用数值试验方法,分析了具有节理粗糙度系数(Joint Roughness Coefficient, JRC)表征的粗糙裂隙内浆液扩散规律,并基于裂隙浆液典型时刻充填特征,开展了考虑不同粗糙度和充填...
为研究含粗糙裂隙岩体充填程度对改造后岩体强度的影响机制,采用数值试验方法,分析了具有节理粗糙度系数(Joint Roughness Coefficient, JRC)表征的粗糙裂隙内浆液扩散规律,并基于裂隙浆液典型时刻充填特征,开展了考虑不同粗糙度和充填度的改造岩体单轴压缩试验(UCS)与常法相刚度(CNS)条件下直剪试验,形成了浆液充填规律与改造岩体强度关系串联分析方法。结果表明:粗糙裂隙内浆液流动具有层流/紊流特征,平滑裂隙内浆液受裂隙壁面剪切力较小,易维持层流状态;粗糙裂隙对浆液的流动起到控制作用,靠近壁面处出现涡流。改造岩体的抗压强度与裂隙充填度成正比关系;完全充填裂隙塑性区由双“X”型逐渐变为单“X”型;裂隙未充填部分边界无有效约束,最大最小主应力差值较大。浆液凝固后,由于黏聚力与空间侵占共同作用,限制了裂隙凸台相对滑动,增加了裂隙初始摩擦力与接触面积,改造岩体抗剪强度提高。CNS边界条件下,剪切应变的增加导致应力集中程度增加;注浆体内新生微裂纹发育速度随剪切应变增加逐步提高,注浆体应力分布特征与内部微裂纹发育规律一致。研究成果为分析裂隙岩体内部浆液扩散规律与改造后岩体强度演化提供了试验依据。
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关键词
粗糙
裂隙岩体
节理
粗糙度
系数
(
jrc
)
浆液扩散规律
充填度
改造岩体
单轴压缩试验(UCS)
直剪试验
岩体强度
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职称材料
基于Weierstrass-Mandelbrot函数的岩体裂隙映射重构
被引量：
1
9
作者
刘宏伟
陈世江
+2 位作者
许有俊
张旭
鲍先凯
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期3058-3070,共13页
重构岩体裂隙对精准构建裂隙岩体模型以及准确获取其力学性质具有重要意义。鉴于此,为使重构裂隙与天然状态相吻合,提出了D-n_(max)阈值公式,修正了用于岩体裂隙模拟的Weierstrass-Mandelbrot(W-M)函数。通过二值化灰度图像对Barton10...
重构岩体裂隙对精准构建裂隙岩体模型以及准确获取其力学性质具有重要意义。鉴于此,为使重构裂隙与天然状态相吻合,提出了D-n_(max)阈值公式,修正了用于岩体裂隙模拟的Weierstrass-Mandelbrot(W-M)函数。通过二值化灰度图像对Barton10条剖面线进行数字化,经试错法及综合分析法,以等差方式确定10个粗糙度水平的Hurst值。通过对10条剖面线进行傅里叶变换得到了幅值特征新参数Spp,结合起伏角标准差σ_i线性构建新裂隙粗糙度系数(joint roughness coefficient,简称JRC)计算公式。采用二分法获得目标JRC值对应W-M函数的最佳尺度常数G值,建立了JRC与W-M函数的映射关系。W-M函数考虑了随机项,实现了重构裂隙的差异化。对重构裂隙进行粗糙度定量化研究和室内试验,验证了新参数Spp、新JRC计算公式及映射关系的有效性。所作研究为拓展岩体裂隙获取方法提供了新的思路,为裂隙岩体力学性质研究奠定了基础。
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关键词
岩体裂隙
自仿射分形
Weierstrass-Mandelbrot函数
裂隙
粗糙度
系数
(
jrc
)
映射重构
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职称材料
节理抗剪强度综合评价的试验研究
被引量：
10
10
作者
杜时贵
胡晓飞
+2 位作者
罗战友
梁晓丹
姜健
《工程地质学报》
CSCD
2008年第1期89-97,共9页
选取不同吻合度自然节理试样,进行干燥状态和饱和状态的JRC-JCS模型和JRC-JMS模型试验研究。结果表明,在节理粗糙度系数的定向统计测量和尺寸效应分析,以及剪切过程衰减折减的基础上,运用JRC-JCS模型综合评价节理抗剪强度可靠性较好,考...
选取不同吻合度自然节理试样,进行干燥状态和饱和状态的JRC-JCS模型和JRC-JMS模型试验研究。结果表明,在节理粗糙度系数的定向统计测量和尺寸效应分析,以及剪切过程衰减折减的基础上,运用JRC-JCS模型综合评价节理抗剪强度可靠性较好,考虑吻合度系数的JRC-JMC模型比JRC-JCS模型具更好的预测能力。
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关键词
节理抗剪强度
综合评价
粗糙度
系数
(
jrc
)
试验研究
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职称材料
题名
结构面粗糙度系数Barton直边法的简明公式
被引量：
7
1
作者
胡晓飞
杜时贵
机构
浙江师范大学
出处
《工程地质学报》
CSCD
2008年第2期196-200,共5页
基金
国家自然科学基金项目(NO:40672186)
浙江省重大科技专项项目(NO:2006C11128)
浙江省自然科学基金项目(NO:Y505008)
文摘
JRC是反映爬坡角力学效应的岩体结构面表面形态等效描述指标。本文在Barton直边法的研究基础上,利用直边图的几何性质,推导出结构面粗糙度系数Barton直边法的简明公式,并通过实例检验了JRC简明公式的合理性和实用性。
关键词
结构面
粗糙度系数jrc
Barton直边法
简明公式
Keywords
Joint Roughness Coefficient （
jrc
）, Barton＇s straight edge method, Concise formula, Rock mechanics
分类号
P642.3 [天文地球—工程地质学]
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职称材料
题名
不同粗糙度系数结构面分级剪切蠕变特性
被引量：
1
2
作者
刘昂
张迁
华宇
朱军
林文丽
机构
南京工业大学交通运输工程学院
南京智慧岩土工程技术研究院
东南大学交通学院
出处
《南京工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2023年第2期220-227,共8页
基金
江苏省研究生科研与实践创新计划(SJCX22_0465)
国家自然科学青年基金(42102319)
+2 种基金
江苏省自然科学青年基金(BK20210259)
中央高校基本科研业务费专项资金(2242022k30055)
南京市建设行业科技计划(ks2162)。
文摘
掌握结构面剪切蠕变特性的规律是揭示岩体时效变形与破坏的根本途径。通过对Barton标准剖面线第1条和第10条人工水泥砂浆结构面分别开展了恒定法向力条件下的分级剪切蠕变试验,研究了结构面剪切蠕变特性随粗糙度系数(JRC)、法向应力、剪应力的变化规律。同时,采用离散元软件(PFC 2D)对不同粗糙度系数的Barton标准剖面线结构面进行了分级剪切蠕变数值模拟研究。结果表明:在恒定法向力条件下,同一结构面剪切蠕变量、蠕变速率均随剪应力增加而增加;在恒定法向应力及剪应力作用下,剪切蠕变随粗糙度系数增加而减小,结构面剪切蠕变数值模拟结果验证了同样的结论;另外,蠕变变形位移云图结果表明结构面试样沿结构面剪切加载方向,剪切蠕变随距离增加而减小;随着粗糙度系数增加,结构面剪切蠕变破坏模式由滑移摩擦为主逐渐向剪断破坏为主过渡。研究成果可为岩体工程的长期安全稳定性评价提供理论依据。
关键词
结构面
粗糙度
剪切蠕变
蠕变速率
粗糙度
系数
(
jrc
)
离散元软件
Keywords
structural planes
roughness
shear creep
creep rate
joint roughness coefficient(
jrc
)
discrete element software
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
宽隙比及粗糙度对交叉裂隙高速非达西偏流效应的影响
被引量：
3
3
作者
杨欢欢
王媛
高玮
牛玉龙
机构
河海大学岩土力学与堤坝工程教育部国家重点实验室
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2018年第7期44-49,共6页
基金
2017年8月5日收到国家重点研发计划(2016YFC0401804)资助
文摘
目前针对交叉裂隙偏流现象的研究只局限于达西情况下,而实际工程中地下水渗流常常出现高速非达西现象。基于已有研究的基础,利用Fluent软件分别对不同隙宽比和不同粗糙度的交叉裂隙中的渗流进行数值模拟,以研究交叉裂隙在高流速下的非达西偏流效应特性。通过设置变量裂隙和参照裂隙,探讨两条支裂隙隙宽比以及节理粗糙度系数JRC对达西与非达西情况下偏流量的影响;同时对比了不同隙宽、不同粗糙度的单裂隙的渗流量与交叉裂隙分支裂隙的渗流量。结果表明相比于单裂隙,高流速下交叉裂隙各支裂隙的惯性项系数β减小;这种现象在宽裂隙及粗糙度较小的裂隙中尤为明显;并且在高速非达西条件下,交叉裂隙中的偏流现象更为显著。
关键词
交叉裂隙
非达西
偏流
隙宽比
节理
粗糙度
系数
(
jrc
)
Keywords
intersection fractureNon-Darcy
deflection
aperture ratio
joint roughness coefficient
分类号
TV139.1 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
基于小波变换理论的岩石节理面粗糙度分级表征
被引量：
5
4
作者
元宙昊
叶义成
罗斌玉
阎要锋
机构
武汉科技大学资源与环境工程学院
武汉科技大学湖北省工业安全工程技术研究中心
武汉理工大学土木与建筑工程学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期2623-2642,共20页
基金
湖北省重点研发计划资助项目(2020BCA082)
湖北省自然科学基金资助项目(2020CFB123)
湖北省教育厅科学技术研究资助项目(Q20201109)。
文摘
岩石节理面粗糙度的准确量化表征一直是节理岩体力学领域关注的热点问题。节理面表面形貌是多尺度的,且一阶、二阶起伏体对节理面粗糙度的形貌贡献存在差异,如何在考虑节理面多尺度特征的前提下实现粗糙程度的准确表征有待深入研究。基于小波变换理论,提出了用于小波基优选的能-熵比准则,结合基于能量保持百分比及信号标准差定义的临界分解水平准则,形成了节理面形貌分解理论。然后,以节理面形貌分解理论为基础,以10条标准节理面粗糙度系数(JRC)曲线为对象,实现了标准曲线中一阶、二阶起伏体的准确分离。对一阶、二阶起伏体的统计参数(一阶导数均方根Z_(2)、节理面粗糙度指数R_(p)-1)进行了计算,分析了一阶、二阶起伏体统计参数之间的差异,揭示了标准曲线的统计参数随粗糙度增加而出现局部凸起现象的原因,建立了节理面粗糙度的分级表征公式。最后,开展节理面剪切试验对粗糙度分级表征公式的可靠性进行验证。研究结果表明:①基于小波基优选准则确立的最优小波基coif5可实现节理面表面形貌的小波变换处理;②基于临界分解水平判别准则确立的第4分解水平适用于一阶、二阶起伏体的识别;③节理面中一阶、二阶起伏体的统计参数存在差异,二阶起伏体的统计参数普遍大于一阶起伏体的统计参数,揭示了标准曲线的统计参数随粗糙程度的增加而出现局部凸起的主要原因是未考虑一阶、二阶起伏体的形貌贡献差异;④基于粗糙度分级表征公式得出的节理面粗糙度系数与节理试样剪切试验结果的反算值吻合,且准确度比未分级的表征公式要好,表明粗糙度分级表征公式是合理的。
关键词
小波变换
粗糙度
分解
节理面
粗糙度
系数
(
jrc
)
分级表征
统计参数
Keywords
wavelet transform
roughness decomposition
joint roughness coefficient(
jrc
)
hierarchical characterization
statistical parameter
分类号
TD315 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
基于有限元的不同粗糙度裂隙等效渗透性预测
被引量：
1
5
作者
王梦辉
涂福彬
童俊
焦玉勇
郑翔
机构
中国地质大学(武汉)工程学院
中建一局集团建设发展有限公司
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2022年第24期10388-10394,共7页
基金
国家自然科学基金青年科学基金(11902296)
中建股份科技研发计划(CSCEC-2020-Z-44)。
文摘
含裂隙岩体的渗透性预测是分析油气开采、污染物迁移等渗透问题的基础。采用自行编写的子单元程序来求解不可压缩黏性流体的稳态Navier-Stokes流动方程,通过引入周期性边界条件(periodic boundary conditions, PBC)来消除以往的数值模拟中仅选用一小段裂隙而忽略裂隙延伸长度所产生的误差,并采用该方法探究了节理面粗糙度系数(joint roughness coefficient, JRC)、裂隙宽度以及裂隙两表面相互错动对裂隙渗透性的影响。结果表明:随着裂隙宽度的增大,JRC值对渗透性的影响减小;仅使用JRC值无法精确评估裂隙的渗透性。
关键词
裂隙
渗流
节理面
粗糙度
系数
(
jrc
)
周期性边界条件(PBC)
有限元分析
Keywords
fracture
seepage flow
joint roughness coefficient(
jrc
)
periodic boundary conditions(PBC)
finite element analysis
分类号
O357.3 [理学—流体力学]
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
高应力和高渗压下粗糙单裂隙非线性渗透行为试验研究
6
作者
林志南
冯世宏
王家全
张强
机构
广西科技大学
广西壮族自治区岩土灾变与生态治理工程研究中心
中国水利水电科学研究院
出处
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第12期92-103,131,共13页
基金
广西自然科学基金(2023GXNSFAA026185,2021GXNSFBA196043)
国家自然科学基金雅砻江联合基金(U1965204)
+2 种基金
广西研究生教育创新计划(JGY2022261)
国家自然科学基金(41962017)
广西科技大学博士基金(校科博19Z42)。
文摘
为研究高地应力和高渗压下深部裂隙岩石的渗透演化特征,文章采用RockTop-50HT全应力多场耦合三轴试验系统,开展一系列高围压和高渗压作用下不同粗糙度系数(JRC)单裂隙砂岩渗透试验。基于试验获得不同水力梯度下单裂隙砂岩的非线性渗透特性以及其表征方法;建立Forchheimer方程中参数A、B与JRC之间的定量关系;探究不同JRC单裂隙砂岩非线性渗流过程中雷诺数Re、非达西渗流因子E和表观透过率Ta等渗透参数的演化规律。结果表明:①随着水力梯度逐渐增大,单裂隙砂岩的渗流量呈现出明显的非线性渗流特性;随着JRC值增大,单裂隙砂岩的非线性渗流特征逐渐增强;②高围压和高渗压作用下裂隙的非线性渗流成因机制为渗透失稳和固液界面效应。采用Forchheimer方程定量分析时其非达西惯性系数为负值,表征单裂隙的渗流成因机制为渗透失稳;采用Izbash方程定量分析时发现单裂隙砂岩的非线性渗流特征是由显著的固液界面效应导致;③随着水力梯度增加,雷诺数Re呈非线性增大;非达西渗流因子E为负值且呈非线性降低变化;表观透过率Ta呈现出先振荡,后平稳发展,再迅速增大的发展趋势。研究成果对高地应力和高渗压下的深部裂隙岩体非线性渗流规律、稳定性分析和防灾减灾工程认识具有较重要的意义。
关键词
单裂隙
粗糙度
系数
(
jrc
)
非线性渗流
Forchheimer方程
Izbash方程
Keywords
single fracture
roughness coefficients(
jrc
)
nonlinear flow
Forchheimer equation
Izbash equation
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
JRC修正直边法的数学表达
被引量：
46
7
作者
杜时贵
陈禹
樊良本
机构
浙江工业大学
出处
《工程地质学报》
CSCD
1996年第2期36-43,共8页
文摘
ＪＲＣ是反映爬坡角力学效应的岩体结构面表面形态等效描述指标。本文在爬坡角力学效应机理研究基础上，阐述了ＪＲＣ直边法的物理意义；通过岩体结构面表面起伏幅度与金属表面粗糙度幅度对比分析，肯定了直边法的合理性；考虑ＪＲＣ的尺寸效应，推导ＪＲＣ修正直边法的数学表达式，编译计算机常用程序。最后，实例检验了ＪＲＣ修正直边法数学表达式的合理性和可用性。
关键词
粗糙度系数jrc
修正直边法
数学表达式
Keywords
Joint Roughness Coefficient (
jrc
), Medified straight edge, Mathematical expression.
分类号
P583 [天文地球—岩石学]
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职称材料
题名
裂隙岩体单元注浆扩散规律及强度演化模拟
8
作者
张二蒙
刘浪
许延春
费宇
耿济世
蔺亚兵
机构
西安科技大学地质与环境学院
西安科技大学能源学院
中国矿业大学(北京)能源与矿业学院
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第7期207-222,共16页
基金
国家自然科学基金资助项目(52074212)
陕西省自然科学基金资助项目(S2024-YBQN-0528)
陕西省博士后科研基金资助项目(2023BSHEDZZ295)。
文摘
为研究含粗糙裂隙岩体充填程度对改造后岩体强度的影响机制,采用数值试验方法,分析了具有节理粗糙度系数(Joint Roughness Coefficient, JRC)表征的粗糙裂隙内浆液扩散规律,并基于裂隙浆液典型时刻充填特征,开展了考虑不同粗糙度和充填度的改造岩体单轴压缩试验(UCS)与常法相刚度(CNS)条件下直剪试验,形成了浆液充填规律与改造岩体强度关系串联分析方法。结果表明:粗糙裂隙内浆液流动具有层流/紊流特征,平滑裂隙内浆液受裂隙壁面剪切力较小,易维持层流状态;粗糙裂隙对浆液的流动起到控制作用,靠近壁面处出现涡流。改造岩体的抗压强度与裂隙充填度成正比关系;完全充填裂隙塑性区由双“X”型逐渐变为单“X”型;裂隙未充填部分边界无有效约束,最大最小主应力差值较大。浆液凝固后,由于黏聚力与空间侵占共同作用,限制了裂隙凸台相对滑动,增加了裂隙初始摩擦力与接触面积,改造岩体抗剪强度提高。CNS边界条件下,剪切应变的增加导致应力集中程度增加;注浆体内新生微裂纹发育速度随剪切应变增加逐步提高,注浆体应力分布特征与内部微裂纹发育规律一致。研究成果为分析裂隙岩体内部浆液扩散规律与改造后岩体强度演化提供了试验依据。
关键词
粗糙
裂隙岩体
节理
粗糙度
系数
(
jrc
)
浆液扩散规律
充填度
改造岩体
单轴压缩试验(UCS)
直剪试验
岩体强度
Keywords
rough fractured rock mass
joint roughness coefficient(
jrc
)
slurry diffusion law
filling degree
rebuilding rock mass
uniaxial compression test(UCS)
direct shear test
rock mass strength
分类号
TD313.3 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
基于Weierstrass-Mandelbrot函数的岩体裂隙映射重构
被引量：
1
9
作者
刘宏伟
陈世江
许有俊
张旭
鲍先凯
机构
内蒙古科技大学土木工程学院
内蒙古科技大学矿山安全与地下工程院士工作站
内蒙古科技大学内蒙古自治区高校城市地下工程研究中心
六盘水师范学院矿业与机械工程学院
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期3058-3070,共13页
基金
国家自然科学基金(No.51564038)
内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目(No.NJZY22442)
+1 种基金
六盘水师范学院高层次人才引进科研启动专项(No.LPSSYKYJJ202308)
内蒙古科技大学基本科研业务费专项资金(No.2023QNJS165)。
文摘
重构岩体裂隙对精准构建裂隙岩体模型以及准确获取其力学性质具有重要意义。鉴于此,为使重构裂隙与天然状态相吻合,提出了D-n_(max)阈值公式,修正了用于岩体裂隙模拟的Weierstrass-Mandelbrot(W-M)函数。通过二值化灰度图像对Barton10条剖面线进行数字化,经试错法及综合分析法,以等差方式确定10个粗糙度水平的Hurst值。通过对10条剖面线进行傅里叶变换得到了幅值特征新参数Spp,结合起伏角标准差σ_i线性构建新裂隙粗糙度系数(joint roughness coefficient,简称JRC)计算公式。采用二分法获得目标JRC值对应W-M函数的最佳尺度常数G值,建立了JRC与W-M函数的映射关系。W-M函数考虑了随机项,实现了重构裂隙的差异化。对重构裂隙进行粗糙度定量化研究和室内试验,验证了新参数Spp、新JRC计算公式及映射关系的有效性。所作研究为拓展岩体裂隙获取方法提供了新的思路,为裂隙岩体力学性质研究奠定了基础。
关键词
岩体裂隙
自仿射分形
Weierstrass-Mandelbrot函数
裂隙
粗糙度
系数
(
jrc
)
映射重构
Keywords
rock mass fracture
self-affine fractals
Weierstrass-Mandelbrot function
joint roughness coefficient(
jrc
)
mapping reconstruction
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
节理抗剪强度综合评价的试验研究
被引量：
10
10
作者
杜时贵
胡晓飞
罗战友
梁晓丹
姜健
机构
浙江师范大学
浙江科技学院
浙江建设职业技术学院
出处
《工程地质学报》
CSCD
2008年第1期89-97,共9页
基金
国家自然科学基金(40672186)
浙江省自然科学基金(Y50508)
浙江省重大科技专项基金(2006C11128)
文摘
选取不同吻合度自然节理试样,进行干燥状态和饱和状态的JRC-JCS模型和JRC-JMS模型试验研究。结果表明,在节理粗糙度系数的定向统计测量和尺寸效应分析,以及剪切过程衰减折减的基础上,运用JRC-JCS模型综合评价节理抗剪强度可靠性较好,考虑吻合度系数的JRC-JMC模型比JRC-JCS模型具更好的预测能力。
关键词
节理抗剪强度
综合评价
粗糙度
系数
(
jrc
)
试验研究
Keywords
Shear strength, Rock joints, Comprehensive evaluation, Joint roughness coefficient,
jrc
, Experiment, Rock mechanics
分类号
P642 [天文地球—工程地质学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
结构面粗糙度系数Barton直边法的简明公式
胡晓飞
杜时贵
《工程地质学报》
CSCD
2008
7
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职称材料
2
不同粗糙度系数结构面分级剪切蠕变特性
刘昂
张迁
华宇
朱军
林文丽
《南京工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2023
1
在线阅读
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职称材料
3
宽隙比及粗糙度对交叉裂隙高速非达西偏流效应的影响
杨欢欢
王媛
高玮
牛玉龙
《科学技术与工程》
北大核心
2018
3
在线阅读
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职称材料
4
基于小波变换理论的岩石节理面粗糙度分级表征
元宙昊
叶义成
罗斌玉
阎要锋
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
5
在线阅读
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职称材料
5
基于有限元的不同粗糙度裂隙等效渗透性预测
王梦辉
涂福彬
童俊
焦玉勇
郑翔
《科学技术与工程》
北大核心
2022
1
在线阅读
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职称材料
6
高应力和高渗压下粗糙单裂隙非线性渗透行为试验研究
林志南
冯世宏
王家全
张强
《土木工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
7
JRC修正直边法的数学表达
杜时贵
陈禹
樊良本
《工程地质学报》
CSCD
1996
46
在线阅读
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职称材料
8
裂隙岩体单元注浆扩散规律及强度演化模拟
张二蒙
刘浪
许延春
费宇
耿济世
蔺亚兵
《煤炭科学技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
9
基于Weierstrass-Mandelbrot函数的岩体裂隙映射重构
刘宏伟
陈世江
许有俊
张旭
鲍先凯
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
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职称材料
10
节理抗剪强度综合评价的试验研究
杜时贵
胡晓飞
罗战友
梁晓丹
姜健
《工程地质学报》
CSCD
2008
10
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职称材料
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