一种浆液可注入岩体裂缝尺寸测算方法技术

本发明专利技术公开了一种浆液可注入岩体裂缝尺寸测算方法，具体包括微观图像采集、图像二值化、获取孔裂隙骨架像素和孔裂隙边缘像素、确定孔裂隙像素、确定边界像素、测算孔裂隙，本方法能够测算出孔裂隙各处宽度、单一孔裂隙平均宽度、全部孔裂隙平均宽度、单一孔裂隙长度与全部孔裂隙平均长度；同时对图像测量结果各个像素进行标注以获取可视化云图，可直观地了解到孔裂隙不同位置的宽度。到孔裂隙不同位置的宽度。到孔裂隙不同位置的宽度。

【技术实现步骤摘要】
一种浆液可注入岩体裂缝尺寸测算方法


[0001]本专利技术涉及岩土材料细微观检测领域，具体涉及一种浆液可注入岩体裂缝尺寸测算方法。

技术介绍

[0002]在自然界一些岩体中存在发育的裂隙，对于一些工程，如高放废物处置、煤炭地下开采、隧道掘进等，涉及到裂隙岩体注浆加固，对于注浆工艺一个十分重要的参数就是可注入裂隙宽度等信息的评估，因此需开发相关算法实现对注浆前后裂缝及其发育状况的测算评估，如测算浆液可注入岩体裂缝的宽度、长度、面积等。进而为相关工程的建设与维护提供必要的技术支撑。
[0003]在现有检测测算方法中，因具有简单便捷且后期数据应用广泛的优点，使用扫描仪器获取包含微观几何特征的微观图像成为一种常用手段。此类方法需使用图像处理算法获取微观结构的二值图像，再选用合适算法量测目标区域所需的几何参数，如孔裂隙尺寸等。已有算法多基于各种几何假设，将孔裂隙划分为不同部分并大致测算出它们的大致尺寸，以此表征孔裂隙半径。但具有如下缺点和弊端：(1)都从大批量统计角度开展孔径测量，难以精细地获取单一孔裂隙参数或具体某一部分的几何参数，如各处宽度等。(2)现有方法大多未测量结果可视化，仅以数字形式展现，不利于直观形象地展示孔裂隙不同位置的情况。(3)未能考虑因采像噪声等影响，不能合理区分各孔裂隙及其之间的粘连。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种浆液可注入岩体裂缝尺寸测算方法，能够测算出孔裂隙各处宽度、单一孔裂隙平均宽度、全部孔裂隙平均宽度、单一孔裂隙长度与全部孔裂隙平均长度；同时对图像测量结果各个像素进行标注以获取可视化云图，可直观地了解到孔裂隙不同位置的宽度。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种浆液可注入岩体裂缝尺寸测算方法，包括以下步骤：
[0007]S1：将所需岩土材料样品使用微观图像采集设备进行微观图像采集，并记录图像像素精度d
accu
，即单个像素表征长度对应的实际距离；
[0008]S2：对步骤S1中采集的微观图像，选用图像处理方法进行噪声去除和图像二值化，分割出图像中代表基质与孔裂隙的区域；然后对二值图像执行图像开运算，以消除孔裂隙间粘连，为精准区分各个孔裂隙做准备；以各孔裂隙像素是否联通为标准，对孔裂隙像素各部分进行分割，相互联通的孔裂隙像素视为同一孔裂隙，未在邻域发生接触的孔裂隙像素视为另一孔裂隙；根据二值图像标记结果区分各孔裂隙，分别记作p
i
(i＝1,2,
……
n)，n为孔裂隙总数量；
[0009]S3：获取孔裂隙骨架像素和孔裂隙边缘像素，将各孔裂隙骨架像素记作s
i
，将各孔裂隙边缘像素记作b
i
，建立一个与图像等尺寸且元素全为0的数组用于记录宽度数值，该数
组记为a；
[0010]S4：确定p1孔裂隙像素，获取其孔裂隙骨架的像素s1和孔裂隙边界像素b1；其骨架裂缝周长的一半为p1的长度，记作L1；通过对骨架像素遍历检索，确定其骨架端点像素；将与各骨架端点最近的裂缝边缘像素视为裂缝分界点，记为bd1；以bd1各像素为分段点将该孔裂隙边界分为若干段；
[0011]S5：寻找当前孔裂隙的一个骨架像素，确定来自不同分段的两个与它最近的边界像素，并计算这两个边界像素间的距离来获取数值d：
[0012][0013]x1,x2,y1,y2分别为两像素在图像数组中的横纵坐标；
[0014]S6：遍历当前孔裂隙的其它骨架像素，重复步骤S4
‑
S5操作；在数组a中，找到与孔裂隙p1对应且仍为0的元素，获取这些元素对应的裂隙像素与最近b1像素及距离值；确定二者间的连线覆盖数组a的元素，将它们变更为该距离值的二倍与已有数值的较大者；孔裂隙p1的宽度W1为数组a中对应位置的元素数值和与对应元素数目的比值；孔裂隙p1测算工作完成；
[0015]S7：重复S4
‑
S6，完成孔裂隙p2至p
n
测算工作，获取各孔裂隙宽度W
i
和长度L
i
；再计算各孔裂隙的长度和宽度的均值作为当前图像样本的孔裂隙平均长度L
ave
和孔裂隙平均宽度W
ave
；最后使用像素精度对全部测算数据和数组a进行单位换算：
[0016]L
accu
‑
i
＝L
i
×
d
accu
[0017]W
accu
‑
i
＝W
i
×
d
accu
[0018]L
accu
‑
ave
＝L
ave
×
d
accu
[0019]W
accu
‑
ave
＝W
ave
×
d
accu
[0020]a
accu
＝a
×
d
accu
[0021]L
accu
‑
i
为孔裂隙i的真实宽度，W
accu
‑
i
为孔裂隙i的真实长度，L
accu
‑
ave
为全部孔裂隙真实平均长度，W
accu
‑
ave
为全部孔裂隙真实平均长度，a
accu
为单位换算后的各处宽度统计数组；
[0022]S8：对数组a
accu
使用颜色缩放，获取到可视化测算结果并导出当前图窗内容。
[0023]优选地，所述步骤S4中，以bd1各像素为分段点将该孔裂隙边界分为若干段的具体流程如下：
[0024](1)从bd1中的一个像素出发，将该像素视为已登记；寻找在其3
×
3邻域内且与它直接接触的非分界点的边界像素，并将该新找寻到的像素视为已遍历；
[0025](2)从该新登记的边界像素出发，找在其3
×
3邻域内、未遍历且与它直接接触的边界像素，并将该新找寻到的像素视为已遍历；
[0026](3)重复步骤(2)至在3
×
3邻域内发现一个分界点像素，则该期间新遍历的像素视作一段；
[0027](4)再从该分界点像素出发，重复步骤(2)
‑
(3)至所有边界像素遍历完成，以完成分段及统计工作。
[0028]优选地，所述步骤S4中，确定其骨架端点像素具体包括：遍历像素s1每个像素，统
计这些像素3
×
3邻域内骨架像素数目，将邻域范围内仅有一个骨架像素的骨架像素视作骨架端点像素。
[0029]优选地，所述步骤S5中取数值d时具体包括：构建连接步骤S5中两个像素的连线，在a中连线覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浆液可注入岩体裂缝尺寸测算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将所需岩土材料样品使用微观图像采集设备进行微观图像采集，并记录图像像素精度daccu，即单个像素表征长度对应的实际距离；S2：对步骤S1中采集的微观图像，选用图像处理方法进行噪声去除和图像二值化，分割出图像中代表基质与孔裂隙的区域；然后对二值图像执行图像开运算，以消除孔裂隙间粘连，为精准区分各个孔裂隙做准备；以各孔裂隙像素是否联通为标准，对孔裂隙像素各部分进行分割，相互联通的孔裂隙像素视为同一孔裂隙，未在邻域发生接触的孔裂隙像素视为另一孔裂隙；根据二值图像标记结果区分各孔裂隙，分别记作p
i
(i＝1,2,
……
n)，n为孔裂隙总数量；S3：获取孔裂隙骨架像素和孔裂隙边缘像素，将各孔裂隙骨架像素记作s
i
，将各孔裂隙边缘像素记作b
i
，建立一个与图像等尺寸且元素全为0的数组用于记录宽度数值，该数组记为a；S4：确定p1孔裂隙像素，获取其孔裂隙骨架的像素s1和孔裂隙边界像素b1；其骨架裂缝周长的一半为p1的长度，记作L1；通过对骨架像素遍历检索，确定其骨架端点像素；将与各骨架端点最近的裂缝边缘像素视为裂缝分界点，记为bd1；以bd1各像素为分段点将该孔裂隙边界分为若干段；S5：寻找当前孔裂隙的一个骨架像素，确定来自不同分段的两个与它最近的边界像素，并计算这两个边界像素间的距离来获取数值d：x1,x2,y1,y2分别为两像素在图像数组中的横纵坐标；S6：遍历当前孔裂隙的其它骨架像素，重复步骤S4
‑
S5操作；在数组a中，找到与孔裂隙p1对应且仍为0的元素，获取这些元素对应的裂隙像素与最近b1像素及距离值；确定二者间的连线覆盖数组a的元素，将它们变更为该距离值的二倍与已有数值的较大者；孔裂隙p1的宽度W1为数组a中对应位置的元素数值和与对应元素数目的比值；孔裂隙p1测算工作完成；S7：重复S4
‑
S6，完成孔裂隙p2至p
n
测算工作，获取各孔裂隙宽度W
i
和长度L
i
；再计算各孔裂隙的长度和宽度的均值作为当前图像样本的孔裂隙平均长度L
ave
和孔裂隙平均宽度W
ave
；最后使用像素精度对全部测算数据和数组a进行单位换算：L
accu
‑
i
＝L
i
×
d
accu
W
accu
‑
i
＝W
i
×
d
accu
L
accu
‑
ave
＝L
ave
×
d
accu
W
accu<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江峰，陈亮，马士佳，刘健，孟庆彬，张翔宇，陆银龙，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：