断续节理岩体宏观变形特性差异性的分形估计.pdfVIP

第2I卷 第6 j 岩石力学与工程学报 2I(6)：8I 7～82I 2002年6月 Chinese Journal ofRock Mechanics andEngineering June，2002 断续节理岩体宏观变形特性差异性的分形估计 白明洲 黄润秋 王士天 许 模 许兆义 王连俊’ 北方空通大学土术建筑工程学院 靶京 [00044)f 成都理工大学工程地质研究所 成都 610059 摘要 岩体结构的复杂多变是造成节理岩体宏观力学特性差异性的重要原因 应用分形几何学中的分维数作为描 述岩体结构的定量指标，建立了分维数与岩体变形参数的相关模型．进而系统研究了某重大水电工程大型地下厂 虏小同工程部位的围岩变形特征。 关键词 节理岩体，变形特性．差异眭．分维数 分类号 Tu 45 文献标识码 A 文章编号 1 000-69I 5(2002)o6．08l7-05 指标。在求取 理网络分形维数的诸多方法中，网 1 引 言 格覆盖法是较为通用的方法．用网格覆盖法计算节 理分布的分维．其计算公式为 白2O世纪7O年代Mandelbrot首次提出分形概 Df～ liraInN(r) f1 Inr 念以来，分形几何或分维理论得到惊人的发展．不 式中：r为划分的小网格的边长．N(r)为所有小网 仅对白然科学的各个领域．而且对社会科学的很多 格内节理个数的总和。通过改变，的大小，由一系 领域都产生了很大影响I_J 分形几何是一门研究自 列r值及其相应的N(r)值，在Inr-ln r)图上找出无 然界不规则现象及其内在规律的学科，其主要概念 标度区间．再用最小二乘法求出该段的斜率，斜率 是分数维数，最早由Haussdoff于 1919年提出； 的绝对值即为分维值。闰1是用窗口法测量的不连 Mandelbrot进一步提出分形是一个集合，维数可以 续面网络图，窗口为2mx2m．图2是 网格覆盖 是整数也可以是分数 】。目前的研究成果表明分数 法得到的lnr．InN(r)关系 ．由此计算到的分维数为 维数是一个可以用来研究大自然中许多现象的有力 1 2。 工具．而分形几何则可以用来处理那些极不规则的 形态 分形几何的主要问题是缺乏一个完全的、唯 - ＼ ]r一 ／ ， l 一 的分数维的定义，其定义方法有多种，应用最早 j j／ 的是Haussdoff维数，目前广泛应用的是盒维数。由 ， - ． 于岩体结构的复杂和不规则性，分形几何已成为其