考虑真实凹凸度与粗糙度特征的岩石节理轮廓傅里叶形态重构方法

摘要

岩石节理形态特征,包括凹凸度与粗糙度,是影响岩石节理剪切行为的重要因素.本研究提出了一种新的岩石节理重构方法,该方法能够考虑与真实节理形态相符的凹凸度与粗糙度特征.首先,采用3D镭射激光扫描的方法获取节理的表面轮廓信息.然后,采用传统的凹凸度与粗糙度指标对节理进行形态特征评价.接着,采用傅里叶变换对节理轮廓进行分析,提出了D3与D8两个傅里叶形状指标来分别表征节理的凹凸度与粗糙度.随后,采用傅里叶逆变换,通过设置随机的相位角与调控傅里叶形状指标D3和D8的大小来重构节理轮廓.最后,通过采用传统的凹凸度与粗糙度指标对采用傅里叶方法随机重构的节理轮廓进行分析,研究了傅里叶形状指标D3和D8与传统的凹凸度和粗糙度指标之间的相关性.结果表明随着D3的增大,凹凸度增大;随着D8的增大,粗糙度增大.本文将D3与D8和凹凸度与粗糙度之间的相关关系以云图的形式表示出来,为进一步采用随机轮廓重构方法进行岩石节理数值仿真与力学模拟的相关研究提供了依据.