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节理面剪切过程中细观接触规律及JRC预测方法研究
1
作者 莫孙庆 皮桥辉 《人民长江》 北大核心 2023年第5期218-222,230,共6页
研究岩石剪切机理是预测岩石节理抗剪强度的基础。利用数值追踪技术反演了节理面直剪试验过程中细观微凸体的接触分布规律,从接触角度、接触面积和接触位置入手,分析并建立了平均接触角与岩石节理面粗糙度系数(JRC)值关系式。研究表明:... 研究岩石剪切机理是预测岩石节理抗剪强度的基础。利用数值追踪技术反演了节理面直剪试验过程中细观微凸体的接触分布规律,从接触角度、接触面积和接触位置入手,分析并建立了平均接触角与岩石节理面粗糙度系数(JRC)值关系式。研究表明:①从剪应力峰值时刻对应的平均接触角来看,法向应力对接触角影响并不显著,接触角与节理面的形貌有关。剪应力与平均接触角呈现正相关,剪应力最大时刻对应的平均接触角最大。②剪切过程中大多数(90%以上)剪切位置发生在微凸体迎着剪切方向的一侧,很小一部分接触区域发生在背离剪切方向的一侧。③利用平均接触角确定JRC值进而预测节理面强度精度较高,平均误差不到5%,证明利用接触角确定JRC值进而预测节理面抗剪强度具有一定的准确性与合理性。 展开更多
关键词 剪切 岩石节理 jrc值 三维扫描 抗剪强度
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不同JRC粗糙单裂隙水力开度3D数值模拟研究
2
作者 程智余 姜克儒 +2 位作者 刘瑞 马海春 王京平 《安徽理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第6期45-52,共8页
岩石的过水能力主要决定于其中的裂隙,其表面粗糙度的影响不可忽视,单裂隙是一个简单的理论验证装置。为了探究不同结构面粗糙度系数JRC的水力开度e h变化,提出在不同雷诺数条件下e h和JRC的定量关系。研究开展了不同JRC粗糙单裂隙渗流... 岩石的过水能力主要决定于其中的裂隙,其表面粗糙度的影响不可忽视,单裂隙是一个简单的理论验证装置。为了探究不同结构面粗糙度系数JRC的水力开度e h变化,提出在不同雷诺数条件下e h和JRC的定量关系。研究开展了不同JRC粗糙单裂隙渗流特性3D数值模拟。首先,数值化5条Barton提出的标准轮廓曲线并导入COMSOLMultiphysics软件;然后进行扫掠操作,构建了不同JRC的3D单裂隙模型;进一步,设置不同的边界条件和初始条件,求解3D单裂隙中不可压缩粘性流体Navier-Stokes方程和连续方程;最后,基于立方定律和求解得到的流场参数,定量不同JRC的3D单裂隙e h。研究结果表明,Forchheimer方程线性系数A和非线性系数B对JRC有着明显的依赖关系,也受到平均开度E的影响;E对于粗糙裂隙中的流体流动影响明显,然而在一定范围内的JRC对流体流动的非线性行为起促进作用;在E相近时,JRC值越大的裂隙模型中,低流速的区域越多;粗糙裂隙中的e_(h)和Re是负指数关系,考虑Re的e_(h)与JRC的定量关系为e_(h)=E_(2)JRC^(-2.5)Re^(-0.21)。研究得到不同Re条件下Re和JRC值的定量关系,促进了区域地质相关的工程设计优化,也可以为工程地质灾害提供理论依据。 展开更多
关键词 水力开度 jrc 平均开度 单裂隙
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砂岩劈裂裂隙多因素影响下可视化渗流规律研究 被引量：5
3
作者 刘杰 黎照 +1 位作者 李天斌 李政 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期106-119,共14页
基于自主研发的可视化试验装置,应用颜色示踪技术,进行空间多角度砂岩裂隙渗流试验;通过采用图像不同灰度面积处理技术、裂隙面积分析方法,进行图像分区并统计其渗流面积,首次从可视化角度得出在不同法向应力、渗透压、倾角等多因素影... 基于自主研发的可视化试验装置,应用颜色示踪技术,进行空间多角度砂岩裂隙渗流试验;通过采用图像不同灰度面积处理技术、裂隙面积分析方法,进行图像分区并统计其渗流面积,首次从可视化角度得出在不同法向应力、渗透压、倾角等多因素影响下渗流扩散面积比关系式,指出裂隙渗流加速汇集效应和优势扩散面积区域。并基于裂隙面三维形态测试数据,获得裂隙面粗糙度精确JRC值,利用该JRC值得到裂隙面二维粗糙度云图,并与渗流扩散面积图像相结合,从而确定渗流优势路径范围,指出低粗糙区域是渗流的主要过流路径,进而解释了渗流扩散区域会随倾角增大而减小原因,为隧道工程实践中的防渗封堵提供依据。 展开更多
关键词 可视化渗流 渗流扩散面积 加速汇集效应 裂隙粗糙度jrc值 优势路径
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基于JRC的结构面双面剪切强度经验公式
4
作者 范祥 邓志颖 +3 位作者 安宏磊 吴睿 任贤达 丁凡 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期3242-3255,共14页
为揭示岩体结构面单、双面剪切强度差异,更好评估层状岩体的稳定性,选择4条Barton标准剖面线建立结构面模型,制作含单、双结构面的类岩试样进行剪切试验。基于试验结果,分析3种法向应力(σ_(n))下单、双结构面的峰值剪切强度(τ_(p))的... 为揭示岩体结构面单、双面剪切强度差异,更好评估层状岩体的稳定性,选择4条Barton标准剖面线建立结构面模型,制作含单、双结构面的类岩试样进行剪切试验。基于试验结果,分析3种法向应力(σ_(n))下单、双结构面的峰值剪切强度(τ_(p))的差异及其原因。基于颗粒流模拟结果,推导出同JRC双结构面的峰值剪切强度经验公式,引入组合节理粗糙系数(JRC_(c))表征异JRC双结构面的粗糙度,构造JRC_(c)与低、高粗糙度系数(JRC_(xx),JRC_(yy))的相关关系,建立了综合考虑JRC_(xx),JRC_(yy)对异JRC双结构面峰值剪切强度影响的经验公式,然后分析同JRC双结构面与异JRC双结构面的τ_(p)随混合节理粗糙系数变化的规律,最终建立了估算任意JRC组合双结构面峰值剪切强度的经验公式。研究表明:在τ_(p)-JRC曲线的增长趋势随σ_(n)增大而增大的阶段,σ_(n)一定时,双结构面的τ_(p)随上、下结构面的JRC之和增大而增大;对于JRC之和较小的异JRC双结构面,其τ_(p)由JRC较低的结构面控制,但这种控制作用随JRC之和增大而减弱,逐渐转换为由JRC较高的结构面控制。 展开更多
关键词 岩石力学 同jrc双结构面 异jrc双结构面 峰值剪切强度 组合节理粗糙系数(jrc_(c)) 经验公式
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