裂隙岩体内3维裂隙体的分形描述

赵小平; 裴建良; 戴峰; 金文城; 李岳春

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DOI:10.15961/j.jsuese.2014.06.015

工程科学与技术:2014,46(6):95-100

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裂隙岩体内3维裂隙体的分形描述

赵小平¹, 裴建良^2,3, 戴峰³, 金文城³, 李岳春⁴

(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司;2.中国长江三峡集团公司博士后工作站;3.四川大学水利水电学院;4.中国矿业大学力学与建筑工程学院)

FractalDescriptionofCracksinRockMass

Zhao Xiaoping¹, Pei Jianliang^2,3, Dai Feng³, Jin Wencheng³, Li Yuechun⁴

(1.ChengduEng.Co.Limited,PowerChina;2.Post-DoctoralScientificResearchStation,ChinaThreeGorgesCo.;3.CollegeofWaterResourceandHydropower,SichuanUniv.;4.SchoolofMechanics&CivilEng.,ChinaUniv.ofMiningandTechnol.)

摘要

图/表

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投稿时间：2014-04-08 修订日期：2014-05-27

中文摘要: 针对裂隙岩体研究过程中的裂隙定量化描述及其与强度参数间的对应关系等问题，通过对完整煤岩进行预加载而获取含裂隙的裂隙岩体试件。基于此，对其试件进行CT扫描探测并重构裂隙岩体模型，以获取表征其分布特征的点云数据，然后利用分形理论，采用立方体覆盖法对岩体内3维裂隙体进行定量化描述，并对CT扫描后的裂隙岩体试件进行单轴抗压试验，进而分析其定量描述指标与强度参数间的关系。结果表明：通过CT扫描获取的3维裂隙体点云数据能够很好地表征其空间分布特征；岩体内3维裂隙体具有自相似性，是一种自然分形，其分形维数能够作为其定量描述指标；在统计意义上，裂隙岩体定量评价指标的分形维数与其单轴抗压强度呈对数关系，且随着裂隙复杂程度的提高，其强度参数呈降低趋势。

中文关键词: 裂隙岩体 3维裂隙体 CT扫描分形维数强度参数

Abstract:In order to get the quantitative description index of cracks and the relation between the index and strength parameter during the study of fractured rock mass, the intact coal was used to obtain the specimens of fractured rock mass through earlier loading,and the point cloud dates which represent the distribution of 3-D cracks could be got after CT scanning on fractured rock mass samples and model rebuilding.Lastly,the uniaxial compressive strength of fractured rock mass after scanning was tested and the relation between the index of quantitative description and strength parameter was analyzed.The results showed that the point cloud which was got after CT scanning could represent the distribution status of 3-D cracks in rock mass well.The 3-D cracks in rock mass,a kind of nature fractal,was self-similar,and it’s fractal dimension could be as a index of quantitative description for fracture rock mass.The relation between the quantitative description index (fractal dimension) and the uniaxial compression strength of fractured rock mass was a logarithmic relation in the statistical sense,and the trend of strength parameter decreased with the increase of the complexity of rock mass.

keywords: fracturedrockmass 3-Dcracks CTscanning fractaldimension strengthparameter

文章编号：201400367 中图分类号： 文献标志码：

基金项目:国家“973”重点基础研究发展计划资助项目(2010CB226802;2011CB201201);中国电建成都院科技项目资助（P225-2014)

作者	单位
赵小平	中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
裴建良	中国长江三峡集团公司博士后工作站；四川大学水利水电学院
戴峰	四川大学水利水电学院
金文城	四川大学水利水电学院
李岳春	中国矿业大学力学与建筑工程学院

Author Name	Affiliation
Zhao Xiaoping	ChengduEng.Co.Limited,PowerChina
Pei Jianliang	Post-DoctoralScientificResearchStation,ChinaThreeGorgesCo.；CollegeofWaterResourceandHydropower,SichuanUniv.
Dai Feng	CollegeofWaterResourceandHydropower,SichuanUniv.
Jin Wencheng	CollegeofWaterResourceandHydropower,SichuanUniv.
Li Yuechun	SchoolofMechanics&CivilEng.,ChinaUniv.ofMiningandTechnol.

作者简介:
引用文本：
赵小平,裴建良,戴峰,金文城,李岳春.裂隙岩体内3维裂隙体的分形描述[J].工程科学与技术,2014,46(6):95-100.
Zhao Xiaoping,Pei Jianliang,Dai Feng,Jin Wencheng,Li Yuechun.FractalDescriptionofCracksinRockMass[J].Advanced Engineering Sciences,2014,46(6):95-100.