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岩体稳定关系到工程安全和建设成本,一直是岩石工程领域的研究重点。岩体结构面粗糙度系数(JRC)是决定结构面抗剪强度和岩体稳定性的重要参数。因此,开展岩石结构面粗糙度系数表征和评价研究对探讨岩石结构面力学性质,开展工程岩体稳定性评价和规避地下工程安全风险具有重要意义。岩石结构面粗糙度系数具有尺寸效应、各向异性和不均一性等特征,已有研究由于采样方法、评价方法等不同,导致评价结果差异较大,目前尚未形成有效、统一的结构面粗糙度系数表征和评价方法。鉴于此,本文基于三维扫描技术提出了一套岩石结构面粗糙度精细化表征与评价方法,探讨了采样方法对结构面粗糙度系数尺寸效应和各向异性评价结果的影响。本文主要研究内容和相关成果如下:(1)对国内外的岩石结构面粗糙度研究开展文献调研,总结了岩石结构面形貌数据的获取方法、粗糙度系数评价方法和岩石结构面粗糙度特征三个方面的研究现状。(2)介绍了通过三维扫描技术获取岩石结构面形貌数据的方法和步骤。探讨了扫描精度和三维扫描技术类型对JRC评价结果的影响。发现扫描精度越高,JRC评价结果越大;三维激光扫描技术相对于三维结构光扫描技术更适用于结构面形貌数据获取。介绍了通过三维图像处理和点云数据处理获取结构面等间距点云数据的基本方法;探讨了采样间隔对结构面粗糙度评价结果的影响。发现采样间隔越小,JRC测量结果越大。(3)对Barton标准轮廓线进行数字化处理获得精确坐标数据。提出基于误差度EDJRC检验JRC计算公式的方法,并通过该方法对现有的基于坡度均方根Z2的JRC定量方法进行误差度评价,筛选出拟合精度较高的JRC计算公式,结合计算机编程实现批量化JRC定量评价和数理统计分析。(4)对三块岩样开展结构面粗糙度系数尺寸效应评价,探讨了采样尺寸和采样位置对结构面粗糙度评价的影响。发现结构面粗糙度的空间不均匀性是引起不同区域JRC测量结果变异性的根本原因,造成采样尺寸、采样位置不同时,JRC的测量结果差异较大。提出了一种全数据采样法,该方法可克服JRC测量的尺寸效应问题,获得稳定的JRC测量值。(5)对典型结构面试样开展不同尺度的结构面粗糙度系数各向异性评价。提出了一种旋转采样法,对比分析了单一轮廓线采样法和旋转采样法的JRC各向异性评价结果。发现单一轮廓线采样法获得的JRC各向异性数据离散,增加采样尺寸,能提高数据的准确性;采用旋转采样法可克服JRC数据离散的问题,获得准确、可靠的JRC各向异性规律。