[发明专利]岩石结构面剪切强度各向异性评价方法

摘要

本发明公开了一种岩石结构面剪切强度各向异性评价方法，其包括：S1、获取不同剪切方向的岩石结构面轮廓曲线模型；S2、基于岩石结构面的单边功率谱密度PSD*计算构成岩石结构面的各个频率成分对于岩石结构面粗糙度贡献的综合功率指标Pf；S3、计算经修正后的坡度均方根S4、基于综合功率指标Pf以及坡度均方根计算岩石结构面粗糙度参数PZ；S5、计算得到岩石结构面不同剪切方向上的剪切强度。本发明基于功率谱密度定量分析构成岩石结构面的各个频率成分对于岩石结构面粗糙度的贡献以及岩石结构面粗糙度的各向异性特征，能够更为全面的对于岩石结构面的剪切强度各向异性进行定量评价。

主权项

1.一种岩石结构面剪切强度各向异性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取不同剪切方向的岩石结构面轮廓曲线模型；S2、基于岩石结构面的单边功率谱密度PSD*计算构成岩石结构面的各个频率成分对于岩石结构面粗糙度贡献的综合功率指标Pf，计算公式如下述公式(1)：其中，f_n为构成岩石结构面轮廓曲线的第n个频率成份的频率值；A_n为频率位于f_n和f_n+1之间的单边功率谱密度曲线与频率轴围成图形的面积；P_n为构成岩石结构面轮廓曲线的第n个频率成份在单边功率谱密度曲线中所对应的单边功率谱密度PSD*的值；为由构成岩石结构面轮廓曲线的频率中位于f_n和f_n+1之间的频率成份的平均频率值；N为所提取的岩石结构面轮廓曲线模型的坐标点数；k为正整数；S3、考虑岩石结构面粗糙度的各向异性特征以及岩石结构面起伏角度为90°的陡坎状起伏突起体对岩石结构面粗糙度的影响，按照公式(2)计算下述经修正后的坡度均方根其中，xn，yn为所获取的岩石结构面轮廓曲线模型的坐标点数据；Lf为岩石结构面轮廓曲线中起伏角面向剪切方向的部分的在x轴的投影长度；an为辅助判断参数，当位于xn和xn+1之间的岩石结构面轮廓曲线的起伏角面向剪切方向时，其值为1，反之则为0；S4、基于所述综合功率指标Pf以及经修正的坡度均方根计算岩石结构面粗糙度参数PZ，计算公式如下述公式(3)：其中，Lp为岩石结构面轮廓曲线在x轴的投影长度；S5、将所述岩石结构面粗糙度参数PZ代入下述公式(4)，计算得到岩石结构面不同剪切方向上的剪切强度，且对岩石结构面剪切强度的各向异性特征进行评价；其中，τ为法向应力σ_n所对应的岩石结构面峰值剪切强度；JCS为岩石结构面壁岩强度；为岩石结构面基本摩擦角；f(PZ)为拟合得到的岩石结构面粗糙度系数JRC与所述岩石结构面粗糙度参数PZ之间的回归关系式。