考虑取样间隔SI的Barton标准JRC表征公式推导研究

作     者：王刚 陈明瑞 刘廷方 王长盛 吴学震 管辉 陈慧源 管尚尚 

作者机构：福建理工大学地下工程福建省高校重点实验室 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室 福州大学土木工程学院 青岛市勘察测绘研究院 莒县公路事业发展中心 中建八局检测科技有限公司 

出 版 物：《河南理工大学学报(自然科学版)》 (Journal of Henan Polytechnic University(Natural Science))

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52079077) 福建理工大学高层次人才引进科研启动基金资助项目(GY-Z23005) 

主　　题：Barton标准JRC轮廓线 图像精细化处理 JRC表征 一阶导数均方根Z 指数拟合 

摘      要：目的 对结构面形貌特征的正确评价是研究节理岩体剪切力学特性的先决条件。为实现结构面粗糙度（JRC）的精确表征，本文选用粗糙度统计参数中的一阶导数均方根Z2，以表征二维节理轮廓线粗糙度(JRC2D)。方法 首先，结合Photoshop图像处理软件，对10条Barton标准轮廓线分别开展修补断点、去除杂点、增强像素等图像优化工作，并将轮廓线图像导入至Matlab数学软件中，提取了各轮廓线在不同取样间隔SI下的坐标数据，计算了各条Barton标准JRC轮廓线在不同取样间隔SI下的Z2值。而后分析取样间隔SI对Z2的影响，基于Z2随SI的增大而减小的规律，对各组数据的Z2值、SI值进行了指数函数形式拟合推导，调整拟合式参数后与JRC值进行回归拟合。结果 获取了适用于取样间隔SI∈[0.1 mm， 2.0 mm]的JRC2D表征新公式：JRC=(129.4163Z2e0.30102SI-17.1606)0.7782。最后，引入参数JRCP对新公式的精确性进行验证，通过对比本文JRC-Z2表征公式与前人JRC表征公式的计算结果、分析各条轮廓线的JRCP值变化规律；结论 结果表明，本文提出的考虑取样间隔SI的JRC-Z2表征公式，在其适用范围SI∈[0.1 mm， 2.0 mm]内具备更高的精确性。新公式可更为真实地表征Barton标准JRC轮廓线的粗糙特性，研究成果将为准确评估结构面粗糙度提供理论参考。