节理表面粗糙度演化的试验研究-论文.pdf

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1、第34卷第1O期武汉理工大学学报Vo1．34No．102012年10月JOURNALOFWUIIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY0ct．2012doi：10．3963／j．issn．1671—4431．2012．i0．024节理表面粗糙度演化的试验研究范祥，曹平，靳瑾(中南大学资源与安全工程学院，长沙410083)摘要：用RYL-600岩石剪切流变仪对5组大理岩节理试样进行了3次不同法向应力的剪切试验，并用三维非接触式激光形貌仪TalysurfCLI2000将每次剪切前后的节理上下表面进行形貌

2、测试，用多个参数来定量描述节理表面的形态特征，并计算了每次扫描测试后这9个参数的值。分析得出：节理经过3次剪切试验，节理表面的最大高度、节理表面高度的算术平均差和高度均方根都呈减小趋势；节理表面高度分布的偏态系数、峰态系数和节理表面的坡度均方根变化不明显，且剪切作用对节理表面轮廓线形状影响较小；节理表面面积展开比呈下降趋势，节理表面的复杂程度降低；节理表面纹理层面比呈增大趋势，节理表面各向异性性质有较小变化，仍保持各向异性的性质。关键词：节理剪切试验；表面形貌；特征参数；参数变化中图分类号：TU45文献标识码

3、：A文章编号：1671—4431(2012)10—0117一O5ExperimentalReasearchonAsperityEvolutionofJointSurfacesFANXiang，CA0Ping，JINJin(SchoolofResourcesandSafetyEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract~InordertOinvestigatetheasperityevolutionofjointsurfaces

4、undershearloading，marblejointsampleshavebeenshearedforthreetimesunderdifferentnormalstresses．Priortoandaftereachtest，theroughnessofeachjointsur—facewascharacterizedbymeasuringthesurfacemorphologyusinga3Dnon-contacthigh-accuracylasertopographyin—strument．Sev

5、ralparameters，usedtocharacterizethemorphologicalfeaturesofjointsurfaces，wereworkedoutaftereachscanningtest，andthefollowingvariationsofmorphologicalfeatureswerefoundout．Aftersheartestsunderdifferentnor—malstresses，maximumheight，arithmeticalmeanheightandrootm

6、eansquareheightofthejointsurfacehavedownwardtendencies；skewness，kurtosisandrootmeansquaregradienthavenoobviouschanges：developedinterfacialarearatioofthejointsurfacehaveadowntrendandthecomplexitydegreewentdown，butthereisagrowthinthetextureaspectraft—O．Theani

7、sotropicpropertyofthejointsurfacevarieslittleandthesurfacesstillkeepanisotropic．Keywords：jointsheartest；surfacemorphology；characteristicparameters；evolutionofparameters节理是由两个相对接触的粗糙面组成，有较多学者口]已经认识到岩石节理表面的形貌对节理的力学性质和水力学性质有较大影响。对岩石节理的力学性质及其表面形貌特征的研究，大部分是通过室内试

8、验得以实现的，基本上都是使用人工材料(石膏、混凝土、水泥砂浆等)做成规则或不规则的节理表面，或者在岩石表面人工凿成规则或不规则表面来研究节理表面形貌特征对节理抗剪强度的影响，但是天然岩石节理具有表面高度分布的随机性以及各向异性的特点。因此，对天然岩石节理表面形貌特征的研究具有现实意义。Homand[1]定义了节理表面实际面积A、磨损度D、三维平均角、轮廓平均角、磨损系数Wdc、表面粗糙系数R等参数，