JRC快速测量技术
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［0］ !"# $ 统计测量 *
测量方法类似， 将基本粗糙度尺放置于绘有 #$%" 长 的节理表面轮廓曲线的纸上， 并使轮廓曲线完全置 于基本粗糙度尺的有效刻度能控制的范围内， 使刻 度线与节理表面轮廓曲线的平均线放置平行， 并保 证使两个或两个以上的峰顶与刻度的 “$” 基线相切， 读出与最深谷底相切的刻度线所对应的 !"#$ 值即 为该轮廓曲线的粗糙度系数。 若最深谷底界于两刻 度线之间， 可读出这两个刻度线所对应的 !"#) 值， 然后根据内插法求得该轮廓曲线的 !"#) 值。 如图 1 所示值为 ,)。 测量 任 意 取 样 长 度 轮 廓 曲 线 的 粗 糙 度 系 数 （图 )） 。多量程粗糙度尺 !"#* 可用多量程粗糙度尺
多量程粗糙度尺
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小浪底硅质细砂岩节理 !"# 实测统计结果
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多量程粗糙度尺用透明度较好的有机玻璃制 成， 其厚度为 <""， 正面用红、 兰两色细线标明刻度， 刻度的有效长度为 =77!" 有效宽度为 =77""， 在刻 度左侧每隔 > 条刻度线延出起始线 <""， 每隔 ? 条 刻度线延出起始线 =7""， 并标明轮廓曲线起伏幅度 （单位为 ""） ， 相邻两刻度线间隔 =""， 在刻 #’ 的值 度 中 间 和 右 侧 距 左 侧 起 始 线 距 离 分 别 为 #7!"、 67!"、 >7!"、 <7!"、 @7!"、 A7!"、 ?7!"、 B7!" 或 =77!" 的位置， 每隔 > 条刻度线标明相应的粗糙度系数 %#& #7 、 %#& 67 、 %#&>7 、 %#&<7 、 %#&@7 、 %#&A7 、 %#&?7 、
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Βιβλιοθήκη Baidu
简易纵剖面仪 （ $） 及野外操作 （ %）
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图6 &’() 6
用于测量基本尺寸节理粗糙度系数 %#&7 的基本粗糙度尺 8$5’! ./9(12-55 .9,-. 0/. "-$59.-"-24 /0 %#&7 :’41 !/""/2 5’;-
的统计测量提拱了一种快速测量手段。 关键词 中图分类号： -&#) . + 文献标识码： /
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［4］ 根据 &’( 修正直边法的数学表达式 研制而成：
根据修正直边法原理， 研制了基本粗糙度尺 （图 ， 用于测量基本尺寸节理表面轮廓曲线的粗糙度 1） 系数 !"#$ 值。基本粗糙度尺由透明度较好的有机 玻璃制成， 该基本粗糙度尺的厚度为 1""， 尺子正面 用红、 兰两色细线标明刻度 （第 2 3 4 刻度线为红色 刻度、 第 $ 3 ) 刻度线和第 #$ 3 #2 刻度线为兰色刻 度） ， 刻度的有效长度为 #$$""， 有效宽度为 #2""， 在刻度左侧标明轮廓曲线起伏幅度 ’56 的值 （单位 为 ""） ， 每 格 代 表 #""， 在刻度右侧标明相应的 万方数据 每格代表 !"#) 值 )。使用时， 与直尺 !"#) 值，
［&］ 用分段测量方法加以实施 。由于设备复杂， 实际 ［’］
!
轮廓曲线仪和简易纵剖面仪
（ !%,’） 利用表面轮廓记录仪绘制长 AEFF 等人 该仪器具精度高、 &!OM 的水平节理表面轮廓曲线， 曲线连续、 绘制速度快、 可直接读出峰高和谷深等优 点
［#］
， 但对试件安装有严格的要求， 限制了操作速
6
应用实例
为得到图 #% 所示的小浪底进口高边坡硅质细
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工程地质学报
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砂岩节理 （走向 !"#$、 倾向 %##$、 倾角 &%$） 粗糙度系 数资料， 以 !#$的间隔 （图 #） 安排测量方向， 对每一 测量方向， 按图 " 所示的测段布置方法分别绘制取 样长度为 !’ ()、 %’()、 #’() 和 !’’() 的轮廓曲线，
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度， 只适用于室内的水平节理面。 （!%*)） 研制的轮廓尺和模型模子 将 2N4MPF@< !," 根等长的针夹于一长形夹子内组成一个平面， 并垂直放置于基准面水平的节理表面， 将沿节理表
应用特别野外现场测量困难很大。 国际岩石力学学会 （ >2KV） 指出， 测定粗糙度之 全部用途在于对节理抗剪强度和位移时产生的膨胀
用基本粗糙度尺和多量程粗糙度尺对 !’%* 条轮廓 曲线的 +,- 测量统计结果列于表 !。表 ! 的粗糙度 系数资料可直接用于该节理力学参数估算。
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工程地质学报
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［!］ 作出最后的评价或计算 。如果粗糙度量测步骤过
于繁琐、 测量条件限制过于严格或者适用范围过于 狭窄， 甚至粗糙度测量困难大于对节理进行抗剪试 验， 那么节理粗糙度测量就失去了其实际应用价值。 换言之， 节理粗糙度测量的目的在于， 通过野外岩石 节理的 !"# 定向统计测量， 求得代表性强的 !"# 指 标用于预测节理抗剪强度、 变形特征和水力传导参 数， 为正确评价工程岩体的稳定性提供可靠的依据。 研究表明， 岩石节理表面轮廓曲线的起伏幅度 为 "" 级， 就起伏幅度最小的基本尺寸 （取样长度 的轮廓曲线而言， 起伏幅度测量误差为 #"" #$%"） 时， 对应的 &’( 测量误差为 )。因此， 只要将起伏度 测量误差控制在 $ * #"" 级， 即可满足 !"# 测量要 求。据此， 研制了轮廓曲线仪 （图 #） ， 用于绘制基本 尺寸 （ $ + #$%"） 的节理轮廓曲线。轮廓曲线仪具 有精度满足要求、 重量轻、 体积小、 携带方便、 操作简 便、 绘制速度快等特点， 可在野外任意产状的节理上 连续地绘制任意方向的表面轮廓曲线。 绘制取样长度大于 #$%" 的表面轮廓曲线可用 简易纵剖面仪 （图 ,） 。与轮廓曲线仪相比， 简易纵 剖面仪省去了定迹平衡轴， 目的是能够灵活地适应 不同规模的节理。根据轮廓曲线的长度选择不同尺 寸的固定板和相应的绘图纸， 即可绘制任意取样长 度的表面轮廓曲线。
万方数据 、 多量程粗糙度尺的使用方法同 %#& B7、 %#& =77 的值。
基本粗糙度尺， 图 > 中， %#&B7 C A。 粗糙度尺具结构简单， 精度满足要求， 使用操作 方便， 测量速度快， 不受人为因素影响等优点， 尤其 多量程粗糙度尺的量测结果已经体现了粗糙度系数 的尺寸效应影响， 为统计测量具各质异性、 各向异 性、 非均一性和尺寸效应的节理粗糙度系数提供了 有效的手段， 具有较大的实用价值和社会经济效益。
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式中，$* 为实际节理尺寸 （ %"） ，!"#* 代表取样长度
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工程地质学报
!/0 快速测量技术 ! 杜时贵! 杨树峰! 姜 舟" 朱益军# 万颖君#
（!浙江大学 摘 要 杭州 +!""),）（"深圳市勘察设计研究院 深圳 ’!*")&）（#浙江工业大学 杭州 +!""!#） 在回顾粗糙度测量方法的基础上， 从岩石节理的具体特点出发， 研制了轮廓曲线仪和粗糙度尺， 为节理粗糙度系数 节理粗糙度系数 轮廓曲线仪 粗糙度尺
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收稿日期： 收到修改稿日期： )""" U "% U )"； )""! U "! U )" . 基金项目： 浙江省自然科学基金 （编号： 及中国博士后科学基金资助 . #"""++） 万方数据 第一作者简介： 杜时贵 （!%&) U ） ， 男， 博士， 教授， 从事工程地质教学与科研工作 . WME4R： G64F34564X ME4R . 3T. TB . O<
图# 轮廓曲线仪 （ 7） 及其绘制的轮廓曲线 （ 8） 9:;* # （ 7）7BC D=>?:@EF C=7GB <=>?:@>;=7;A （ 8） 8H D=>?:@>;=7;A
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基本粗糙度尺和多量程粗糙度尺
由 -.’/ 所推荐的标准轮廓曲线图估测基本尺
寸轮廓曲线的 !"# $ 值具有一定的人为性； 用分维数 特征参数 &’ 或 (, 来确定基本尺寸轮廓曲线的 %、 但由于应用条件有严 !"# $ 虽然实现了估测定量化， 格限制， 加之测量步骤繁多， 工作量大， 不适用于
测量方法类似， 将基本粗糙度尺放置于绘有 #$%" 长 的节理表面轮廓曲线的纸上， 并使轮廓曲线完全置 于基本粗糙度尺的有效刻度能控制的范围内， 使刻 度线与节理表面轮廓曲线的平均线放置平行， 并保 证使两个或两个以上的峰顶与刻度的 “$” 基线相切， 读出与最深谷底相切的刻度线所对应的 !"#$ 值即 为该轮廓曲线的粗糙度系数。 若最深谷底界于两刻 度线之间， 可读出这两个刻度线所对应的 !"#) 值， 然后根据内插法求得该轮廓曲线的 !"#) 值。 如图 1 所示值为 ,)。 测量 任 意 取 样 长 度 轮 廓 曲 线 的 粗 糙 度 系 数 （图 )） 。多量程粗糙度尺 !"#* 可用多量程粗糙度尺
多量程粗糙度尺
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多量程粗糙度尺用透明度较好的有机玻璃制 成， 其厚度为 <""， 正面用红、 兰两色细线标明刻度， 刻度的有效长度为 =77!" 有效宽度为 =77""， 在刻 度左侧每隔 > 条刻度线延出起始线 <""， 每隔 ? 条 刻度线延出起始线 =7""， 并标明轮廓曲线起伏幅度 （单位为 ""） ， 相邻两刻度线间隔 =""， 在刻 #’ 的值 度 中 间 和 右 侧 距 左 侧 起 始 线 距 离 分 别 为 #7!"、 67!"、 >7!"、 <7!"、 @7!"、 A7!"、 ?7!"、 B7!" 或 =77!" 的位置， 每隔 > 条刻度线标明相应的粗糙度系数 %#& #7 、 %#& 67 、 %#&>7 、 %#&<7 、 %#&@7 、 %#&A7 、 %#&?7 、
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用于测量基本尺寸节理粗糙度系数 %#&7 的基本粗糙度尺 8$5’! ./9(12-55 .9,-. 0/. "-$59.-"-24 /0 %#&7 :’41 !/""/2 5’;-
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根据修正直边法原理， 研制了基本粗糙度尺 （图 ， 用于测量基本尺寸节理表面轮廓曲线的粗糙度 1） 系数 !"#$ 值。基本粗糙度尺由透明度较好的有机 玻璃制成， 该基本粗糙度尺的厚度为 1""， 尺子正面 用红、 兰两色细线标明刻度 （第 2 3 4 刻度线为红色 刻度、 第 $ 3 ) 刻度线和第 #$ 3 #2 刻度线为兰色刻 度） ， 刻度的有效长度为 #$$""， 有效宽度为 #2""， 在刻度左侧标明轮廓曲线起伏幅度 ’56 的值 （单位 为 ""） ， 每 格 代 表 #""， 在刻度右侧标明相应的 万方数据 每格代表 !"#) 值 )。使用时， 与直尺 !"#) 值，
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轮廓曲线仪和简易纵剖面仪
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应用特别野外现场测量困难很大。 国际岩石力学学会 （ >2KV） 指出， 测定粗糙度之 全部用途在于对节理抗剪强度和位移时产生的膨胀
用基本粗糙度尺和多量程粗糙度尺对 !’%* 条轮廓 曲线的 +,- 测量统计结果列于表 !。表 ! 的粗糙度 系数资料可直接用于该节理力学参数估算。
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基本粗糙度尺， 图 > 中， %#&B7 C A。 粗糙度尺具结构简单， 精度满足要求， 使用操作 方便， 测量速度快， 不受人为因素影响等优点， 尤其 多量程粗糙度尺的量测结果已经体现了粗糙度系数 的尺寸效应影响， 为统计测量具各质异性、 各向异 性、 非均一性和尺寸效应的节理粗糙度系数提供了 有效的手段， 具有较大的实用价值和社会经济效益。
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（!浙江大学 摘 要 杭州 +!""),）（"深圳市勘察设计研究院 深圳 ’!*")&）（#浙江工业大学 杭州 +!""!#） 在回顾粗糙度测量方法的基础上， 从岩石节理的具体特点出发， 研制了轮廓曲线仪和粗糙度尺， 为节理粗糙度系数 节理粗糙度系数 轮廓曲线仪 粗糙度尺
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图# 轮廓曲线仪 （ 7） 及其绘制的轮廓曲线 （ 8） 9:;* # （ 7）7BC D=>?:@EF C=7GB <=>?:@>;=7;A （ 8） 8H D=>?:@>;=7;A
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基本粗糙度尺和多量程粗糙度尺
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