基于分形理论和数字模型的断裂Gosford砂岩的剪切强度估算

接缝粗糙度对断裂岩体的峰值剪切强度的影响已经被广泛地研究。在这些研究中，Barton的JRC-JCS模型因其表征表面几何形状的能力而被广泛认可。然而，由于准确计算联合粗糙度系数（JRC）所涉及的困难，剪切强度的估计仍然是一个重大挑战。因此，人们提出了替代方法，如基于分形理论的统计学方法，以评估表面形态对岩石接头的影响。大量的证据表明，仅仅应用分形维度不能对JRC或峰值抗剪强度产生令人满意的估计。因此，本文旨在通过采用分形理论和数值模拟来研究岩石接头的峰值剪切强度。取自悉尼盆地的Gosford砂岩被作为岩石材料用于数值验证和剪切强度研究。在对剪切强度进行数值模拟的同时，还提出了一个线性函数来描述断裂轮廓的一阶导数的均方根（Z₂）、分形尺寸和标准偏差之间的关联。然后，峰值剪切强度被准确地解释为联合粗糙度指数的函数：分形尺寸（D）、标准偏差（SD）和Z₂。所提出的方程的预测与数值模拟结果和Barton方程所再现的预测进行了比较。即使在联合粗糙度系数（JRC）变化的情况下，也取得了良好的一致性，这证明了所提出的方程是高度准确的，可以在其他相关应用中重复使用。