摘要

采用只考虑迎剪侧表观倾角而忽略内部起伏角的Grasselli二维形貌参数θG来估算结构面粗糙度系数JRC仍有待改进。从θG的物理意义出发,发现爬坡区内部凸起高度对粗糙度的贡献可表示为其在总爬坡水平距离上的坡角,所有爬坡区提供的坡角之和定义为结构面内部起伏体粗糙贡献,将结构面迎剪侧表观平均倾角θG和爬坡区内部平均坡角θH叠加,提出岩石结构面粗糙度新指标θC。通过获取十条标准JRC剖面线的θC,分析其与JRC之间的关系,建立基于θC的JRC估算式。计算不同采样间距和不同采样方向下的新指标θC,结果显示θC具有分形特征且能够反映结构面形貌各向异性。进一步将JRC估算式应用于JRC-JCS模型,通过对比已有研究得到的试验结果以及不同抗剪强度模型的预测效果,验证基于新指标θC估算的JRC可以准确预测结构面峰值抗剪强度。最后,对二维指标θC进行三维拓展,提出三维粗糙度新指标(θC)3D,并通过结构面形貌各向异性表征验证了其合理性。