不同采样间隔下结构面形貌特征和各向异性特征的统计参数稳定性研究

• 作者: 宋磊博 张妹珠 李元辉 杨成祥 江权 钟山
• 来源期刊: 岩土力学
• 关键词: 岩石结构面 点云数据 统计参数 间隔效应 各向异性
• 年，卷（期）: 2017,（4）
• 所属期刊栏目: 岩土工程研究
• 页码范围: 1121-1132,1147
• 页数: 13页
• 分类号: TU45
• 语种: 中文
• DOI: 10.16285/j.rsm.2017.04.025

摘要

岩石结构面形貌特征直接影响其宏细观剪切破坏特征和剪切强度,因此,清楚地认识在不同点云数据采样间隔下结构面形貌特征和各向异性特征的统计参数稳定性,对于定量认识结构面剪切破坏机制并建立合理的抗剪强度准则十分重要.为此,借助三维白光面扫描系统对3组不同粗糙度的岩石结构面进行测量,并根据稀疏点云数据密度的原理得到其15种采样间隔的点云数据;在此基础之上,研究了2D统计参数坡度均方根Z2、粗糙度指数Rp和θ*max./(C+1)2D以及其所对应的3D坡度均方根Z2s、3D粗糙度指数Rs和3D统计参数θ*max/(C+1)3D随采样间隔的变化规律.研究发现,上述统计参数随着采样间隔的增大而减小,且衰减幅度逐渐增大,并与采样间隔存在二次多项式的拟合关系;同时,研究还发现,不同采样间隔下结构面的各向异性特征也具有间隔效应.为定量描述这种结构面各向异性特征的采样间隔效应,利用所构造的无量纲参数结构面各向异性系数DAC和各向异性特征参数Ka对其度量,结果表明,结构面的各向异性与间隔效应呈现正相关的关系.最后,综合岩石自然结构面分析形貌特征参数和各向异性特征参数的稳定性,在采样间隔取为0.1～0.5 mm之间表现较好的稳定性,其参数值偏差不大于3％,因此,建议一般情况下岩石自然结构面三维扫描的采样间隔可取为0.5 mm.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李元辉	东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室	97	1802	23.0	40.0
2	钟山	中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室	3	57	3.0	3.0
3	江权	中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室	44	1173	22.0	34.0
4	杨成祥	东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室	24	609	14.0	24.0
5	宋磊博	东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室	4	52	3.0	4.0