本发明专利技术提供一种基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法和系统，该方法包括：通过采集含片状构造的岩样，并制作岩样薄片；通过偏光显微镜观察岩样薄片，并获取能够清晰观察到片理面的岩样薄片的偏光显微镜图像；对偏光显微镜图像进行处理，以获得各类矿物的区域面积图像；对各类矿物的区域面积图像进行矢量化处理，以获得完整的岩石区域边界矢量图；通过将岩石区域边界矢量图导入到颗粒流软件；通过对岩石内部矿物颗粒进行分组，对不同组份的矿物颗粒设置不同的几何、物理力学和接触参数；通过在颗粒流软件中对不同矿物微观参数取值的变化，获得含片理面岩石数值模型。采用本发明专利技术提供的建模方法，能够准确地模拟自然界中岩石真实的片理面形态。真实的片理面形态。真实的片理面形态。
【技术实现步骤摘要】
基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法和系统
[0001]本专利技术涉及岩体力学
，尤其涉及一种基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法和系统。
技术介绍
[0002]片岩是在岩体工程中常见的一类岩石类型，长期受到区域变质作用的影响。因含有特定的片理结构，其力学特性表现出明显的各向异性，对工程安全影响显著。因此，研究岩石的片理面，揭示其物理力学规律，是岩体力学一个重要研究内容。
[0003]颗粒流软件是近年来在岩体工程领域广泛使用的一种基于离散元方法的数值模拟软件，可以对岩石材料进行数值模拟。如何设置合适的片理面用于模拟岩石的片状构造，是数值模拟所得的数据是否准确的基础。
[0004]在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0005]目前在颗粒流软件中设置岩石片理面的建模方法主要有以下几种：
[0006](1)通过组建各种形状的刚性簇，通过随机分布的方式，将各类刚性簇随机添加到所建立的模型中，利用刚性簇的定向排列来模拟岩石的片理面。该方法中，由于人为组件刚性簇的形状和大小是特定的、种类和排列方式是有限制的，因此无法准确模拟天然状态下的岩石片理面的真实形貌特征。
[0007](2)使用不同倾角的条形节理对岩石模型进行切割，利用节理处接触参数的变化，例如法向黏结强度和切向黏结强度的改变，使岩石中裂隙的扩展偏向节理方向。但这种方法通过节理的各向异性引起岩石的各向异性，忽略了岩石中的矿物晶粒，无法刻画由于矿物晶粒定向发育而导致岩石片理的现象。
[0008](3)根据岩石的主要矿物组成对整个模型中的颗粒进行划分，通过采用最大矿物占比的方式对颗粒进行定向排列的方式生成片理面，然后对其他占比的矿物采用随机分布的方式填充模型，达到模拟含片理面岩石的特性。该方法仅关注到了矿物占比最多的颗粒定向排列，忽略了其他种类的矿物的排列方式。
[0009]上述三种建模方法虽然各有特点但均无法准确模拟室内试验中含片理面岩石的真实情况。在关于含片理面岩石的离散元数值模拟实验中，如何在颗粒流软件中建立能够准确反映矿物真实定向排列情况的岩石模型，是决定离散元方法计算结果准确性的关键。
[0010]因此需要一种基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法和系统，以至少部分地解决上述技术问题。
技术实现思路
[0011]鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法和系统，以至少解决现有技术中的问题之一。
[0012]本专利技术的一个方面提供了一种基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法，该方法包括以下步骤：
[0013]通过采集含片状构造的岩样，并制作岩样薄片；
[0014]通过偏光显微镜观察所述岩样薄片，并获取能够清晰观察到片理面的岩样薄片的偏光显微镜图像；
[0015]对所述偏光显微镜图像进行处理，以获得岩样中各类矿物的区域面积图像；
[0016]对所述各类矿物的区域面积图像进行矢量化处理，以获得完整的岩石区域边界矢量图；
[0017]通过颗粒流软件建立岩石数值模型，确定模型的几何尺寸参数；
[0018]通过将所述岩石区域边界矢量图导入到所述颗粒流软件；
[0019]通过对岩石内部矿物颗粒进行分组，对不同组份的矿物颗粒设置不同的几何、物理力学和接触参数，并保存上述各项微观参数；
[0020]通过在颗粒流软件中对不同矿物微观参数取值的变化，最终获得含片理面岩石数值模型。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，通过采集含片状构造的岩样，并制作岩样薄片，包括：
[0022]将所述岩样按照南北、东西、水平三个正交方向分别制作成岩样薄片。和/或
[0023]所述岩样薄片的厚度不超过30um。这样以便岩样薄片在偏光显微镜下有良好的观察效果。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，对所述偏光显微镜图像进行处理，以获得岩样中各类矿物的区域面积图像，包括：
[0025]对所述偏光显微镜图像进行RGB取色处理，获得RGB取色处理后的各类矿物的矿物组份图像；
[0026]对所述各类矿物的矿物组份图像进行灰度处理，获得各类矿物的区域面积图像。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，所述方法还包括至少下述之一：
[0028]对所述各类矿物的区域面积图像进行容差率处理。其中，对各类矿物的区域面积图像进行容差率(Tolerance)处理，目的是将矿物区域边界的交界处更为清晰准确。
[0029]对所述各类矿物的区域面积图像进行上色处理。进行上色处理的目的是方便后续图像的矢量化处理。
[0030]在本专利技术的一些实施例中，对所述各类矿物的区域面积图像进行矢量化处理，以获得完整的岩石区域边界矢量图，包括：
[0031]基于所述各类矿物的区域面积图像，获取矿物区域面积图像边界上的坐标点；
[0032]将所述边界上的坐标点构成数据组，构建矢量关系，并在矢量空间中给以整体化；根据所得的矢量数据，导出各类矿物的区域边界矢量图；
[0033]将所述各类矿物的区域边界矢量图整合叠加，生成完整的岩石区域边界矢量图。
[0034]在本专利技术的一些实施例中，所述方法还包括：通过将所述所得的矢量数据依照相近顺序，采用跳格法丢弃重复、相似的矢量数据。这样处理的效果，是可以将矿物的区域边界矢量图进行平滑化处理，避免过量数据导致矿物的边界出现过渡生硬。
[0035]在本专利技术的一些实施例中，通过颗粒流软件建立岩石数值模型，确定模型的几何尺寸参数，包括：
[0036]根据岩石矿物的密度、颗粒大小，设定颗粒流软件中的基本组成单元—颗粒的密度和半径区间范围；
[0037]设置岩样的边界范围，并在该范围内随机填充颗粒，并使得颗粒间充分接触。
[0038]在本专利技术的一些实施例中，通过将所述岩石区域边界矢量图导入到所述颗粒流软件，具体内容包括：
[0039]将所述岩石区域边界矢量图导入到所述颗粒流软件中，转化为Geometry，并确定Geometry与岩石数值模型的位置关系；
[0040]将导入到所述颗粒流软件中的所述岩石区域边界矢量图所对应的Geometry进行定位，接着对Geometry进行放缩、平移和旋转，以便导入的所述岩石区域边界矢量图所对应的Geometry与岩石数值模型相吻合匹配。
[0041]在本专利技术的一些实施例中，通过对岩石内部矿物颗粒进行分组，对不同组份的矿物颗粒设置不同的几何、物理力学和接触参数，并保存上述各项微观参数，包括：
[0042]根据岩石数值模型和导入的所述岩石区域边界矢量图所对应的Geometry所划分的区域，使用分组的方式将岩石内部矿物颗粒划分为不同组份；
[0043]根据其所代表的矿物几何形态特征，对不同组份的矿物颗粒设置不同的几何物理参数；
[0044]根据其所代表的矿物物理力学特征，对不同组份的矿物颗粒设置不同的接触参数；
[0045]在设置完接触参数本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：通过采集含片状构造的岩样，并制作岩样薄片；通过偏光显微镜观察所述岩样薄片，并获取能够清晰观察到片理面的岩样薄片的偏光显微镜图像；对所述偏光显微镜图像进行处理，以获得岩样中各类矿物的区域面积图像；对所述各类矿物的区域面积图像进行矢量化处理，以获得完整的岩石区域边界矢量图；通过颗粒流软件建立岩石数值模型，确定模型的几何尺寸参数；通过将所述岩石区域边界矢量图导入到所述颗粒流软件；通过对岩石内部矿物颗粒进行分组，对不同组份的矿物颗粒设置不同的几何、物理力学和接触参数，并保存上述各项微观参数；通过在颗粒流软件中对不同矿物微观参数取值的变化，最终获得含片理面岩石数值模型。2.根据权利要求1所述的基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法，其特征在于，通过采集含片状构造的岩样，并制作岩样薄片，包括：将所述岩样按照南北、东西、水平三个正交方向分别制作成岩样薄片；和/或所述岩样薄片的厚度不超过30um。3.根据权利要求1所述的基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法，其特征在于，对所述偏光显微镜图像进行处理，以获得岩样中各类矿物的区域面积图像，包括：对所述偏光显微镜图像进行RGB取色处理，获得RGB取色处理后的各类矿物的矿物组份图像；对所述各类矿物的矿物组份图像进行灰度处理，获得各类矿物的区域面积图像。4.根据权利要求1或3所述的基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法，其特征在于，所述方法还包括至少下述之一：对所述各类矿物的区域面积图像进行容差率处理；对所述各类矿物的区域面积图像进行上色处理。5.根据权利要求1所述的基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法，其特征在于，对所述各类矿物的区域面积图像进行矢量化处理，以获得完整的岩石区域边界矢量图，包括：基于所述各类矿物的区域面积图像，获取矿物区域面积图像边界上的坐标点；将所述边界上的坐标点构成数据组，构建矢量关系，并在矢量空间中给以整体化；根据所得的矢量数据，导出各类矿物的区域边界矢量图；将所述各类矿物的区域边界矢量图整合叠加，生成完整的岩石区域边界矢量图。6.根据权利要求5所述的基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方法，其特征在于，所述方法还包括：通过将所述所得的矢量数据依照相近顺序，采用跳格法丢弃重复、相似的矢量数据。7.根据权利要求1所述的基于矿物识别技术的含片理面岩石建模方...
【专利技术属性】
技术研发人员：包含，饶志成，兰恒星，晏长根，郑涵，刘长青，敖新林，吕洪涛，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。