多重分形在岩体抗压强度研究中的应用

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岩体是经地质作用改造过、由岩块和各种不连续面(节理、裂隙、断层等)所组成,具有一定结构特征,赋存于一定地质环境中的地质体。岩体与各种重大工程密切相关,了解节理岩体的力学性质可以清楚地掌握岩体破坏规律。   但是目前计算岩体抗压强度的众多方法中,实验室试验法存在试件制备较难,存在尺寸效应,且不具代表性,该法求出的结果一般偏大。现场原位试验耗资巨大,且不易操作,容易对岩体造成扰动。解析法(如有限元法等)即数值计算方法计算过程复杂,而且不易区分节理单元和岩石单元。   分形理论作为研究不均匀介质的有力工具,已在岩土工程各个领域有了应用。包头钢铁学院2003级研究生刘树新曾做过岩体抗压强度与容量维之间关系研究,得出岩体抗压强度与分维数是线性关系。但是作为岩体这种极不规则的研究对象,单一用线性分形的一个维数来表示显然是不够的,如果只考虑节理岩体的节理条数而不考虑节理的分布状况是不能完整表示岩体抗压强度的。   本文采用多重分形研究多重分形谱和岩体抗压强度之间的关系,完成节理岩体Monte-Carlo模拟,贯通节理的岩体抗压强度有限元计算,多重分形计算等工作。从而通过节理岩体的多重分形谱预测岩体抗压强度。
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