在考虑坝体与坝基的相互作用问题时,需要对坝基粗糙表面的粗糙程度进行恰当的描述,工程界希望这种描述方法能够与界面的抗剪切力学性能建立一一对应关系。据此,分析以往研究中一些描述表面粗糙形貌的指标所存在的问题,指出用分形维数描述表面粗糙可能适合于机械摩擦这样的粗糙精细的场合,对于研究具有岩石粗糙表面的两体相互作用问题,粗糙尺度太大,分形维数描述方法不能直接使用。然而,借助分形理论,经6个粗糙的岩石试件表面的激光扫描数据处理分析,提出一个新的描述表面粗糙形貌的指标Rd。Rd指标的合理性在于放大了大尺度细节的作用,这与大尺度粗糙细节对力学性能影响大的事实相吻合的,且Rd指标值域比传统分维值要大,易于区分不同的粗糙表面。此外,Rd的取值与测量方向无关,适合一一对应地描述某一区域的粗糙程度。通过对一系列典型图形和实测粗糙岩石表面采用不同描述指标进行对比分析计算,验证Rd指标的合理性。然而,考虑到描述指标既需要对粗糙表面在不同方向测量具有不变性,又要能够反映粗糙表面在不同方向剪切受力时界面力学性能不同这一现实,单一的粗糙描述指标不能同时完成上述两项任务。经过理论和数值分析,提出一个描述粗糙起伏的形状因子参数λ,其与Rd指标共同构筑一个新的表面粗糙程度的双参数描述系统。在该系统中,形状因子参数λ可考虑剪切受力方向的不同对界面力学性能的影响,且Rd指标则不受方向的影响。对于沿着试件宽度形状因子为常量的特定情况,给出双参数描述系统与界面力学性能建立联系的基本表达形式,并对影响因素进行分析。
