本发明属于岩体力学，具体为一种不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法。
背景技术：
1、大理岩，是指沉积岩中碳酸盐类岩石经变质而成的岩石，因产于中国云南大理而得名，为更深层地认识岩石的破裂机制与断裂面形貌特征，分析断裂面的形貌特征也成为重要研究之一，大理岩的破裂过程和断裂面形貌研究主要关注岩石在受到外力作用时，其内部结构和表面形态的变化，这些研究对于理解岩石的力学行为、预测地质灾害、优化岩石开采和加工技术等方面具有重要意义，对此，我们提出了一种不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，以解决以上技术问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，研究步骤为：
3、s1、准备不同开度裂隙的大理岩经过加工后，作为研究样本；
4、s2、将样本放置在试验机器上进行测试，并实时记录下测试的数据；
5、s3、使用室内单轴压缩力学实验对样本进行分析，从力学性能以及宏观破坏特性方面分析含不同开度节理大理岩试样，结合颗粒流数值模拟，从细观角度揭示节理尖端裂纹的起裂与扩展规律；
6、s4、利用三维扫描技术，结合结构面粗糙特性，分析不同类型断裂面的断裂面粗糙特性，并对试验的结果进行评价。
7、优先地，s1步骤中大理石为白色，其构造为块状，且致密，大小保持一致，加工成为φ50mm×100mm的标准圆柱形试件，加工步骤通过使用激光定位节理位置，使用水刀切割定位的节理，最后通过钻芯进行取样，得到样品，试样在制作时，将两端进行打磨。
8、优先地，s2步骤中在进行实验时，对试样外观完整度进行检查，试验设备为伺服万能试验机，采用静态加载，垂直方向采用300kn压力传感器测试轴向载荷，试验过程采用位移加载控制方式，加载速率为0.05mm/min，数据采样间隔为0.05s，加载过程采用微型工业相机对试验加载过程进行拍摄记录，分辨率为1920×1200。
9、优先地，s3步骤中力学试验结合高速摄像机，观察岩石试样在单轴压缩过程中宏观裂纹成形、发育直至贯通破坏的全过程，并观察岩石裂纹各个部分相对位移情况，用以判断断裂面形成类型以及破坏延伸方向。
10、优先地，单轴压缩实验的原理是岩石试件在无侧限和单轴压力作用下抵抗破坏的极限能力，其值p为无侧限条件下岩石试件的轴向破坏荷载；
11、实验数据计算岩石的单轴抗压强度公式为：k＝p/a；
12、其中p为最大破坏载荷，a为垂直于加载方向的试样横截面积。
13、优先地，s4步骤中结构面粗糙计算方式通过采用结构面剖面二维曲线的坡度均方根z2和偏距均方根sf两个参数，定量化评价结构面粗糙度，其中z2和sf与jrc之间的关系如下：
14、jrc＝32.2+32.47lgz2
15、jrc＝37.28+16.58lgsf
16、其中：
17、
18、式中：l0为结构面形貌曲线在x轴水平方向上的投影长度；n为形貌曲线上的采样点数目；xi和zi分别为第i个采样点的x和z坐标。
19、优先地，粗糙度分析采用形貌曲线的坡度均方根z2和偏距均方根sf两个参数来计算断裂面的jrc值，计算公式为：
20、
21、其中jrc0为断裂面的jrc值；m为断裂面上提取的曲线数量；jrci为断裂面上第i条曲线的jrc值。
22、优先地，s4步骤中试验结果评价的步骤为截取破坏岩样的断裂面部分，沿着剪切或张拉破坏方向创建多个截面，将断裂面截成二维几何曲线并依次编号，计算每一条测线jrc值，计算断裂面jrc值。
23、优先地，评价分析通过设置10条等间距测线，计算的采样点间距为0.1mm。
24、优先地，计算jrc值通过将点云数据导入计算，得到断裂面点云三维分析图，取设置的10条等间距测线在程序中计算，用以计算断裂面粗糙度。
25、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
26、本发明通过预制出试验样本，通过力学性能对大理岩的性能分析，从细观角度揭示理尖端裂纹的起裂与扩展规律，通过结合结构面粗糙特性，分析不同类型断裂面的粗糙特性，对理解岩石的力学行为、预测地质灾害、优化岩石开采和加工技术等方面起到了重大的意义，减少地质灾害对人员的伤亡与损失，提高岩石开采的效率与安全，具有重大价值。
1.一种不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于，研究步骤为：
2.根据权利要求1所述的不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于：s1步骤中大理石为白色，其构造为块状，且致密，大小保持一致，加工成为φ50mm×100mm的标准圆柱形试件，加工步骤通过使用激光定位节理位置，使用水刀切割定位的节理，最后通过钻芯进行取样，得到样品，试样在制作时，将两端进行打磨。
3.根据权利要求1所述的不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于：s2步骤中在进行实验时，对试样外观完整度进行检查，试验设备为伺服万能试验机，采用静态加载，垂直方向采用300kn压力传感器测试轴向载荷，试验过程采用位移加载控制方式，加载速率为0.05mm/min，数据采样间隔为0.05s，加载过程采用微型工业相机对试验加载过程进行拍摄记录，分辨率为1920×1200。
4.根据权利要求1所述的不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于：s3步骤中力学试验结合高速摄像机，观察岩石试样在单轴压缩过程中宏观裂纹成形、发育直至贯通破坏的全过程，并观察岩石裂纹各个部分相对位移情况，用以判断断裂面形成类型以及破坏延伸方向。
5.根据权利要求4所述的不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于：单轴压缩实验的原理是岩石试件在无侧限和单轴压力作用下抵抗破坏的极限能力，其值p为无侧限条件下岩石试件的轴向破坏荷载；
6.根据权利要求1所述的不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于：s4步骤中结构面粗糙计算方式通过采用结构面剖面二维曲线的坡度均方根z2和偏距均方根sf两个参数，定量化评价结构面粗糙度，其中z2和sf与jrc之间的关系如下：
7.根据权利要求6所述的不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于：粗糙度分析采用形貌曲线的坡度均方根z2和偏距均方根sf两个参数来计算断裂面的jrc值，计算公式为：
8.根据权利要求1所述的不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于：s4步骤中试验结果评价的步骤为截取破坏岩样的断裂面部分，沿着剪切或张拉破坏方向创建多个截面，将断裂面截成二维几何曲线并依次编号，计算每一条测线jrc值，计算断裂面jrc值。
9.根据权利要求8所述的不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于：评价分析通过设置10条等间距测线，计算的采样点间距为0.1mm。
10.根据权利要求8所述的不同开度节理大理岩破裂过程与断裂面形貌研究方法，其特征在于：计算jrc值通过将点云数据导入计算，得到断裂面点云三维分析图，取设置的10条等间距测线在程序中计算，用以计算断裂面粗糙度。
