基于高斯滤波法剪切作用下节理表面形貌演化-论文.pdf

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1、第45卷第6期中南大学学报(自然科学版)、b1．45No．62014年6月JournalofCentralSouthUniversity(ScienceandTechnology)June2014基于高斯滤波法剪切作用下节理表面形貌演化蒋醅，曹平，范祥，何云，范文臣(中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙，410083)摘要：选取2类岩石节理试样进行3种法向应力条件下的剪切试验，采用高精度三维激光形貌仪TalysurfCLI2000获取节理表面三维形貌图，并基于高斯滤波法，将原始节理表面分离为波纹度

2、表面与粗糙度表面，通过计算节理表面粗糙度系数比(与表面磨损度(D。)，研究剪切作用下节理表面形貌变化规律。结果表明：起伏体的破坏使得波纹度表面和粗糙度表面的整体粗糙程度均出现明显下降；波纹度表面磨损度随着法向应力的增大而增大，而粗糙度表面磨损度在首次剪切后最大，且大于波纹度表面磨损度；法向应力较低时原始节理表面形貌变化主要取决于粗糙度表面，法向应力较高时节理表面形貌变化则由波纹度表面控制。关键词：岩石节理；剪切试验；高斯滤波；节理表面形貌；波纹度表面；粗糙度表面中图分类号：TU45文献标志码：A文

3、章编号：1672—7207f2014)06—1975—08EvolutionofjointmorphologysubjectedtoshearloadsbasedonGaussianfilteringmethodJIANGZhe，CAOPing，FANXiang，HEYun，FANWenchen(SchoolofResourcesandSafetyEngineering，CentralSouthUniversity,Changsha410083，China)Abstract：Twokindsofr

4、ockjointsamplesunderwentamonotonicsheartestunderthreediferentnormalstresses．Three-dimensionallasertopographyinstrumentTalysurfCLI2000wasusedtoacquire3Djointsurfacemorphology．BasedonGaussianfilteringmethod，theoriginaljointsurfacesweredividedintowavines

5、ssurfaceandroughnesssurface，whichCanbeanalyzedseparately．Then，themorphologicalevolutionofjointsurfacesubjectedtoshearloadswasinvestigatedbyanalyzingjointspecificroughnesscoeficient(andjointsurfacedegradationdegree(Ds)quantitatively．Theexperimentalresu

6、ltsshowthattheentkeroughnessofwavinesssurfaceandroughnesssurfacehasacleardeclineduetothedamageofasperitiesduringtheshearingprocess．Thedegradationdegreeforwavinesssurfaceincreasesgraduallywiththeincreaseofnormalstress，whilethemaximumdegradationdegreefo

7、rroughnesssurfaceappearesafterthefirstsheartestanditisgreaterthanthedegradationdegreeforwavinesssurface．Themorphologicalevolutionoforiginaljointsurfaceismainlydominatedbyroughnesssurfaceandwavinesssurface，respectively,underlowandhighnormalS仃esses．Keyw

8、ords：rockjoint；sheartest；Gaussianfiltering；jointsurfacemorphology；wavinesssurface；roughnesssurface岩体中节理面的存在破坏了岩体的连续性和完整关[卜2]。国内外学者对此做了大量的研究，如Grasselli性，其力学特性和变形特性对岩体工程的设计和施工等[3-4]、Gentier等(】和曹平等【】分别研究了节理表面微都有着重要影响。岩石节理在剪切过程中，节理表面元有效剪切倾角、凸起体的尺寸