天然岩石裂隙面粗糙度尺寸效应及方向性研究

来源：黄金科学技术杂志2024年第2期北京时间：

作者：梅倩玮, 陈刚, 罗凤强, 马玲, 龚红胜, 龙妍竹

单位： 昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650031, 中国地质大学（北京）地下水循环与环境演化教育部重点实验室，北京 100083, 云南坤润地质勘查技术有限公司，云南 昆明 650051, 昆明理工大学城市学院，云南 昆明 650051

摘要：为探究岩石裂隙粗糙面尺寸效应及方向性，对立方定律修正公式中表征天然岩石粗糙裂隙性质的粗糙度修正系数C进行分析。采用高精度3D扫描仪扫描天然岩石样品，得到其表面粗糙度数据，结合网络公开发布的高精度粗糙岩石裂隙CT扫描数据，生成空间坐标，采用公式法和数值法计算分析粗糙度修正系数C。根据公式法计算结果得出粗糙度具有尺寸效应；根据数值法结果得出粗糙度具有方向性，且粗糙度方向性可使用张量形式来表达。通过计算粗糙裂隙JRC值、表面及隙宽分形维数对研究结果进行印证，证明裂隙面粗糙度具有尺寸效应和各向异性。进一步研究发现：可采用粗糙度修正系数张量或粗糙度张量结合裂隙平均隙宽，形成单裂隙渗透张量，量化复杂粗糙裂隙网络中模型的粗糙面。

关键词：天然岩石,粗糙度,单裂隙,粗糙度修正系数,方向性,尺寸效应,粗糙度张量

基金资助：云南省重点研发计划社会发展专项“云南重大地震灾害及其灾害链综合风险评估技术与应用”(202203AC100003),云南省教育厅科学研究基金项目“裂隙粗糙性对裂隙网络中地下水优势流形成的影响机制及模拟研究”(2023J0124)