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摘要：為細(xì)化三維巖石節(jié)理粗糙度的表征、實(shí)現(xiàn)一階大起伏及二階小凸起的定量分離及量化,首先基于經(jīng)典的三角棱鏡法(triangular-prism method,TPM)將臨界網(wǎng)格尺寸及臨界波矢量確定為定量分離雙階粗糙度的界限參數(shù)。然后采用功率譜密度法(power spectrum density,PSD)分別計(jì)算雙階粗糙度表征參數(shù),即一階大起伏及二階小凸起的分形維度及均方根粗糙度。以大尺寸天然花崗巖節(jié)理面為例計(jì)算并研究雙階分形參數(shù)的尺寸效應(yīng)。結(jié)果表明:(1)TPM方法普遍適用于分離各尺寸節(jié)理面的雙階粗糙度,而臨界網(wǎng)格尺寸及臨界波矢量值則應(yīng)視節(jié)理面尺寸范圍而定;(2)100 mm×100 mm到1000 mm×1000 mm范圍內(nèi)的各尺寸節(jié)理面的一階大起伏和二階小凸起均具有各自的分形維度及均方根粗糙度;(3)雙階分形維度均具有隨機(jī)尺寸效應(yīng)。隨著節(jié)理面尺寸的增大,一階大起伏的均方根粗糙度不斷增大,二階小凸起的均方根粗糙度則平穩(wěn)變化,且一階大起伏的均方根粗糙度顯著大于二階小凸起的均方根粗糙度。雙階粗糙度的細(xì)化表征有助于深入分析結(jié)構(gòu)面剪切過(guò)程,為諸如滑移型巖爆等地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警提供理論基礎(chǔ)。