一种裂隙特征值测量方法技术

本发明专利技术公开了一种裂隙特征值测量方法，属于岩土工程技术领域，包括：获取裂隙真彩图；将裂隙真彩图转换为裂隙灰度图，对裂隙灰度图进行细化预处理；将预处理后的裂隙灰度图进行矢量化，得到裂隙矢量图；在裂隙矢量图上绘画闭合曲线式定位线，使定位线和裂隙轮廓线相交；对定位线和裂隙轮廓线的各交点处的裂隙宽度进行标注测量，得到裂隙宽度测量值，对其进行特征处理得到裂隙特征值；显著提高裂隙测量精度，能帮助更好的揭示裂隙发展过程及趋势。能帮助更好的揭示裂隙发展过程及趋势。能帮助更好的揭示裂隙发展过程及趋势。

【技术实现步骤摘要】
一种裂隙特征值测量方法


[0001]本专利技术涉及一种裂隙特征值测量方法，属于岩土工程


技术介绍

[0002]膨胀土是自然地质形成过程中产生的一种具有多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的特殊黏性土；建设于典型膨胀土地区的公路具有“逢堑必滑，有堤必坍”的特点，表明膨胀土边坡复杂性与长期危害性；膨胀土的裂隙性与边坡稳定关系密切，主要体现于经受长期环境作用后，因裂隙发育导致强度衰减，进而引发边坡失稳；近年来，在道路、铁路等交通、水利水资源工程建设中，膨胀土边坡稳定性问题日益突出；因此，研究膨胀土裂隙发展规律已经成为岩土工程界所关注的重要课题。
[0003]记录裂隙发展程度的方法通常有表面数码摄影法、CT机深度扫描、激光扫描仪。裂隙率是裂隙面积与试样面积之比值，可反映裂隙发育程度。虽然裂隙率总体描述裂隙发展情况，但由于环刀试样收缩后，在试样与环刀之间的边界也会产生裂隙，该裂隙对裂隙率数值影响显著。将环刀试样收缩所产生的边界裂隙全部计入所得裂隙率，称为总裂隙率；在试样失水收缩过程中，总裂隙率随含水率减少而呈现单调增加；不计入环刀试样收缩所产生的边界裂隙所得裂隙率为修正裂隙率；则修正裂隙率随含水率减少而在后期有减小现象；于是如何合理地反映试样边界的影响是尚存在争议；另外，裂隙宽度也是一项描述指标，但因裂隙宽度由细小不断增大时，长度相应增大，并且可能伴随其他裂隙的产生，形成分叉结构，于是沿长度方向很难判定裂隙最大宽度的具体位置，因此裂隙宽度较难测量。综上，要揭示裂隙发展机理，缺少精度较高的测量方法是急需解决的问题。<br/>
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种裂隙特征值测量方法，解决了现有技术中测量精度较低的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种裂隙特征值测量方法，包括：
[0007]获取裂隙真彩图；
[0008]将裂隙真彩图转换为裂隙灰度图，对裂隙灰度图进行细化预处理；
[0009]将预处理后的裂隙灰度图进行矢量化，得到裂隙矢量图；
[0010]在裂隙矢量图上绘画闭合曲线式定位线，使定位线和裂隙轮廓线相交；
[0011]对定位线和裂隙轮廓线的各交点处的裂隙宽度进行标注测量，得到裂隙宽度测量值，对其进行特征处理得到裂隙特征值。
[0012]进一步的，所述细化预处理为：
[0013]对裂隙灰度图进中的裂隙表面进行去斑处理。
[0014]进一步的，所述裂隙特征值包括：
[0015]裂隙宽度最大线值，通过取定位线上各交点处的裂隙宽度测量值的最大数值得
到；
[0016]裂隙宽度最小线值，通过取定位线上各交点处的裂隙宽度测量值的最小数值得到；
[0017]裂隙宽度平均线值，通过取定位线上各交点处的裂隙宽度测量值的平均数值得到；
[0018]裂隙线裂隙率，通过定位线上各交点处的裂隙宽度测量值之和与定位线长度求商得到；
[0019]裂隙间距，通过定位线长度与交点个数求商得到。
[0020]进一步的，还包括确定裂隙发展趋势的步骤：
[0021]定位线上每个交点代表一条裂隙，分别对各交点处的裂隙宽度进行标注测量得到测量值，然后对测量值划分等级，得到裂隙发展趋势。
[0022]进一步的，所述裂隙宽度测量值通过在CAD软件中直接对定位线和裂隙轮廓线的各交点处的裂隙宽度进行标注得到。
[0023]进一步的，还包括测量裂隙宽度真实值的步骤：
[0024]指定裂隙矢量图的宽和高；
[0025]将裂隙矢量图放大至能够观测到像素格子，根据色差确定裂隙的边界，标记裂隙与土体的分界线；
[0026]根据标记得到该测点处裂隙宽度真实值。
[0027]进一步的，还包括计算裂隙宽度的测量精度的步骤，所述测量精度通过以下方法进行计算：
[0028][0029]其中，Δ是测量精度，B
T
是裂隙宽度真实值，B
i
是裂隙宽度测量值。
[0030]进一步的，还包括确定裂隙矢量图最优阈值的步骤：
[0031]在裂隙灰度图上绘画闭合曲线式定位线，使其和裂隙轮廓线相交，从裂隙灰度图上的定位线中取m个测点，取的测点与不同阈值的裂隙矢量图上的定位线中的m个测点对应；
[0032]测量裂隙灰度图上的定位线上m个测点的裂隙宽度真实值，取其平均值为B
Tav
；
[0033]测量不同阈值裂隙矢量图上的定位线上m个测点的裂隙宽度测量值，取其平均值为B
iav
；
[0034]画出裂隙平均宽度差值|B
Tav
‑
B
iav
|与阈值的关系曲线，取裂隙平均宽度差值为最小值所对应的阈值作为最优阈值。
[0035]进一步的，所述裂隙特征值中包含的裂隙率的指标表达还包括：
[0036]总裂隙率，通过包含固定边界裂隙效应时裂隙面积与土体总面积求商得到；
[0037]修正裂隙率，通过不包含固定边界裂隙效应时裂隙面积与土体总面积求商得到；
[0038]通过总裂隙率、修正裂隙率及所述线裂隙率的表达丰富了裂隙变化规律的表征。
[0039]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0040]本专利技术提供的一种裂隙特征值测量方法，提出闭合曲线式定位线用于辅助测量，显著提高裂隙测量精度；
[0041]通过定位线上各交点处的裂隙宽度测量值之和与定位线长度求商得到裂隙线裂隙率，解决了以面积比值定义的裂隙率计算的总裂隙率与修正裂隙率关于如何考虑边界收缩效用的问题，线裂隙率可以反应裂隙先增大后减小的发展过程，以更好地认识裂隙变化规律。
附图说明
[0042]图1是本专利技术实施例提供的一种裂隙特征值测量方法的流程图；
[0043]图2是本专利技术实施例提供的裂隙矢量图；
[0044]图3是本专利技术实施例提供的裂隙中线线矢量图；
[0045]图4是本专利技术实施例提供的裂隙矢量图测点示意图；
[0046]图5是本专利技术实施例提供的裂隙平均宽度差值与阈值的关系曲线图；
[0047]图6是本专利技术实施例提供的裂隙率随含水率变化关系图。
具体实施方式
[0048]下面结合附图对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0049]如图1所示，本专利技术实施例提供的一种裂隙特征值测量方法，包括：
[0050]S1、获取裂隙真彩图。
[0051]在本实施例中，采用数码相机拍照记录环刀试样的裂隙发育图片，得到裂隙真彩图。
[0052]S2、将裂隙真彩图转换为裂隙灰度图，对裂隙灰度图进行细化预处理。
[0053]在本实施例中，通过R2V软件将裂隙真彩图转换为裂隙灰度图，然后对裂隙灰度图中裂隙表面进行细化预处理(即去斑处理)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种裂隙特征值测量方法，其特征在于，包括：获取裂隙真彩图；将裂隙真彩图转换为裂隙灰度图，对裂隙灰度图进行细化预处理；将预处理后的裂隙灰度图进行矢量化，得到裂隙矢量图；在裂隙矢量图上绘画闭合曲线式定位线，使定位线和裂隙轮廓线相交；对定位线和裂隙轮廓线的各交点处的裂隙宽度进行标注测量，得到裂隙宽度测量值，对其进行特征处理得到裂隙特征值。2.根据权利要求1所述的一种裂隙特征值测量方法，其特征在于，所述细化预处理为：对裂隙灰度图进中的裂隙表面进行去斑处理。3.根据权利要求1所述的一种裂隙特征值测量方法，其特征在于，所述裂隙特征值包括：裂隙宽度最大线值，通过取定位线上各交点处的裂隙宽度测量值的最大数值得到；裂隙宽度最小线值，通过取定位线上各交点处的裂隙宽度测量值的最小数值得到；裂隙宽度平均线值，通过取定位线上各交点处的裂隙宽度测量值的平均数值得到；裂隙线裂隙率，通过定位线上各交点处的裂隙宽度测量值之和与定位线长度求商得到；裂隙间距，通过定位线长度与交点个数求商得到。4.根据权利要求1所述的一种裂隙特征值测量方法，其特征在于，还包括确定裂隙发展趋势的步骤：定位线上每个交点代表一条裂隙，分别对各交点处的裂隙宽度进行标注测量得到测量值，然后对测量值划分等级，得到裂隙发展趋势。5.根据权利要求1所述的一种裂隙特征值测量方法，其特征在于，所述裂隙宽度测量值通过在CAD软件中直接对定位线和裂隙轮廓线的各交点处的裂隙宽度进行标注得到。6.根据权利要求1所述的一种裂隙特征值测量方法，其特征在于，还包括测量裂隙宽度真实值的步骤：指定裂隙矢量图的宽和高；将...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹雪山，袁俊平，丁国权，曹怀玉，王骏，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：