一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法技术

本发明专利技术公开了一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，步骤如下：利用平直木条构建闭合的控制框架，对控制框架进行校准；将校准后的控制框架固定在待测结构面上，选择不同的位置对待测结构面进行拍摄，拍摄范围包含整个框架；利用照片建立野外岩石结构面的三维点云模型；利用三维点云模型提取结构面任一方向的粗糙度轮廓曲线；利用结构面粗糙度轮廓曲线计算结构面粗糙度分形维数；利用岩石结构面粗糙度分形维数，计算出对应的岩石结构面粗糙度系数。本发明专利技术提高了计算精度和效率，同时适用室内和野外环境。

A method for measuring and calculating the roughness of rock structure surface in the field

The invention discloses a field of rock structural surface roughness measurement and calculation method, the steps are as follows: control framework using closed flat strips of wood, to calibrate the control framework; the control frame is fixed on the surface of the structure after calibration test, choose a different location on the structure of the surface to be measured for shooting, shooting the scope includes the whole framework; establish the field of rock structural plane 3D point cloud model using photographs; roughness contour extraction structure in any direction by using 3D point cloud model; the surface roughness of the structure contour curve roughness fractal dimension calculation of structural surface; the rock structural plane roughness fractal dimension, calculate the roughness coefficient of rock structure the corresponding surface. The invention improves the calculation precision and efficiency, and is suitable for indoor and outdoor environment.

【技术实现步骤摘要】
一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法
本专利技术涉及岩石力学领域，具体是涉及一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法。
技术介绍
粗糙度是影响岩体结构面力学性质的重要因素，因此对结构面粗糙度参数的获取显得尤为重要。目前，岩体结构面粗糙度信息的获取方式主要有罗盘量测法、钻孔法、三维激光扫描技术、摄影测量法。罗盘量测法需要人工利用皮尺和罗盘，在现场对岩体结构面进行量测，效率低下、作业时间长，所得到的岩体结构面信息仅为人为接触到的有限的结构面，影响了评价结果的准确性。钻孔法主要包括通过钻取岩芯来判断结构面产状的岩芯定向法；利用穿过同一结构面的三个不同标高的钻孔来计算结构面产状的直接计算法；利用光学原理观测钻孔内部情况的孔内摄像法。钻孔法难以大规模采集获取结构面信息，且需要较高的成孔工艺及成孔质量。三维激光扫描技术，利用激光扫描获得目标物体的完整三维坐标点云，然后在计算机上重建三维模型。三维激光扫描技术适应环境能力强，采集速度快。但三维激光扫描的数据量大，且对于材料的反光性要求高，价格高昂，导致其应用领域受到限制。摄影测量灵活方便，效果好，且不接触目标物，能从二维影像中获取目标三维信息，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、利用平直木条构建闭合的控制框架，所述控制框架的木条位于不同的平面，在木条贴上摄影测量标记点标签纸形成拍摄控制点和建模校准点；步骤2、对控制框架进行校准，使其达到设定的精度要求；步骤3、将校准后的控制框架固定在待测结构面上，选择不同的位置对待测结构面进行拍摄，拍摄范围包含整个框架；步骤4、利用步骤3得到的照片，建立野外岩石结构面的三维点云模型；步骤5、利用步骤4建立的三维点云模型提取结构面任一方向的粗糙度轮廓曲线；步骤6、利用步骤5提取的结构面粗糙度轮廓曲线计算结构面粗糙度分形维数；步骤7、利用步骤6得到的岩石结构面粗糙...

【技术特征摘要】
1.一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、利用平直木条构建闭合的控制框架，所述控制框架的木条位于不同的平面，在木条贴上摄影测量标记点标签纸形成拍摄控制点和建模校准点；步骤2、对控制框架进行校准，使其达到设定的精度要求；步骤3、将校准后的控制框架固定在待测结构面上，选择不同的位置对待测结构面进行拍摄，拍摄范围包含整个框架；步骤4、利用步骤3得到的照片，建立野外岩石结构面的三维点云模型；步骤5、利用步骤4建立的三维点云模型提取结构面任一方向的粗糙度轮廓曲线；步骤6、利用步骤5提取的结构面粗糙度轮廓曲线计算结构面粗糙度分形维数；步骤7、利用步骤6得到的岩石结构面粗糙度分形维数，计算出对应的岩石结构面粗糙度系数。2.根据权利要求1所述的一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，所述步骤1的控制框架为矩形，组成矩形控制框架的四根木条不在同一水平面，矩形控制框架上所贴的标签纸个数不少于7个。3.根据权利要求1所述的一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，所述步骤3的拍摄位置至少为5个，包括在正对固定控制框架的结构面，以及以结构面为平面，以45°角为仰角或俯角的上下左右四个位置。4.根据权利要求1所述的一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，所述步骤4建立野外岩石结构面的三维点云模型，具体步骤为：步骤4.1、进行SIFT特征匹配：采用SIFT算法对图像进行特征匹配，得到多视图之间的几何关系；步骤4.2、建立稀疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：章杨松，许文涛，宣孔军，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32