【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石力学试验，尤其涉及一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法。
技术介绍
1、随着经济建设的发展，深部矿产资源的开采和利用逐渐盛行并且涉及到岩体结构。节理岩体是众多岩体工程和资源开采中经常遇到的一种复杂岩体。由于资源开采或者人类活动导致节理面上微凸体产生显著的应力变化，极易诱发沿节理面滑动甚至产生强震事件，给岩体工程和资源开采带来威胁。因此，准确量化节理面的接触应力对于揭示节理滑动破坏机理以及定位潜在破坏风险区具有重要意义。
2、针对定量测量节理面接触应力的要求，现有的方法主要集中在理论计算和数值模拟方法上，然而理论计算通常需要给定诸多假定条件，数值模拟不仅需要大量的计算资源而且无法完全还原真实的边界条件，同时力学参数选择也存在一定的困难。如中国专利cn116429295a公开了一种评估岩体结构面接触应力分布的方法，利用结构面点云数据和hertzian弹性接触力学求解获取结构面的接触应力。该专利基于理论计算，忽略了一些实际情况，如微凸体塑性变形、基底变形、微凸体间相互作用等，与真实接触情况有所区别。
3、因而，目前缺乏一种可以直接获得岩石节理面接触应力的试验方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了解决定量测量节理面接触应力的问题，本专利技术的实施例提供了一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法。
2、本专利技术的实施例提供一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，包括以下步骤：
3、s1、获取天然岩石节理石块，通过软件生成天
4、s2、将两所述岩石节理试样上下对齐，并使两所述岩石节理试样的节理面上下吻合；
5、s3、在两所述岩石节理试样的节理面之间布置ms型压敏胶片，并在ms型压敏胶片上设置至少两个颜色标记点；
6、s4、对两所述岩石节理试样加载法向载荷；
7、s5、对受压后的ms型压敏胶片进行数字化图像扫描获得对应的rgb图像；
8、s6、重复步骤s3-s5，分别通过hs和hhs型压敏胶片替代ms型压敏胶片，获得hs和hhs型压敏胶片对应的rgb图像；
9、s7、利用颜色标记点通过特征点配准方法对三种压敏胶片对应的rgb图像进行配准裁剪，使三种压敏胶片对应的rgb图像的颜色标记点位置对齐；
10、s8、分别将三种压敏胶片对应的rgb图像转换成亮度图像，利用拟合函数进行对亮度图像进行应力转换，获得三种压敏胶片对应的应力图像；
11、s9、将三种压敏胶片对应的应力图像进行叠加获得单个应力图。
12、进一步地，所述步骤s3中通过圆柱体在所述ms型压敏胶片的边缘设置颜色标记点。
13、进一步地，所述步骤s3具体为：在每一所述岩石节理试样的相对两侧布置l形的定位板，所述定位板设有定位孔，两所述岩石节理试样同一侧的两所述定位板的定位孔上下对齐，在每一所述定位孔内设置一可竖向移动的所述圆柱体，使两所述圆柱体分别位于所述ms型压敏胶片的上方和下方，所述圆柱体靠近所述ms型压敏胶片的一端带有颜色标记，两所述圆柱体分别压紧所述ms型压敏胶片的上下表面形成所述颜色标记点。
14、进一步地，所述定位孔为螺纹孔，所述圆柱体与所述螺纹孔螺纹连接。
15、进一步地，所述步骤s2中将两所述岩石节理试样上下对齐，并在两所述岩石节理试样的外围贴上对齐条。
16、进一步地，所述步骤s4中，将两所述岩石节理试样放置于试验加载机上，通过所述试验加载机对两所述岩石节理试样逐步加载，当载荷处于预先设定值后保持载荷预定时间。
17、进一步地，所述步骤s7具体为：选择一种压敏胶片对应的rgb图像作为参考图像，根据各个颜色标记点位置确定多个特征点，利用特征点配准算法对其他两种压敏胶片平移、旋转、仿射将两种压敏胶片对应的rgb图像分别和参考图像对齐。
18、进一步地，所述颜色标记点为圆形，选择每一所述颜色标记点的圆心以及圆周的四等分点作为特征点。
19、进一步地，所述步骤s8具体为：根据压敏胶片的压力校准卡选择压力转换曲线，将压力转换曲线导入至数据提取软件origin中，利用曲线数据提取软件origin提取压力转换曲线的系列数据点，利用五阶多项函数和最小二乘法将所述系列数据点的数据拟合成压力转换函数，将每种压敏胶片对应的rgb图像转换成亮度图像，利用像素矩阵进行中值滤波以减少噪点，按移动矩阵进行遍历亮度图形，如果移动矩阵的中心值大于其周围分布值中最大值和最小值的平均值则将其判断为接触单元，通过遍历整个像素将图像进行二值化，利用拟合的压力转换函数在软件matlab中进行接触应力转换，将应力转换后的图像和二值图像相乘，保留接触应力图像，依次获得三种压敏胶片对应的应力图像。
20、进一步地，所述天然岩石节理石块的形状为一侧面为节理面的长方体，所述岩石节理试样形状为一侧面为节理面的长方体。
21、本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术提供一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，通过生成的类似天然岩石节理石块的三维形貌点云数据雕刻出具有相同特征的节理面的岩石节理试样，通过对岩石节理试样加载法向载荷，利用三种压敏胶片采集岩石节理面间的法向接触区域图像，再对三种压敏胶片分别进行图像配准裁剪，并进行接触应力转化获得接触应力图像，随后将三种压敏胶片对应的单个应力图像进行叠加获得岩石节理法向接触应力图，实现了准确量化计算节理面的接触应力，试验过程更接近真实岩石节理面接触应力变化过程，较其他理论和数值方法更加真实可靠。
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1.一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述步骤S3中通过圆柱体在所述MS型压敏胶片的边缘设置颜色标记点。
3.如权利要求2所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：在每一所述岩石节理试样的相对两侧布置L形的定位板，所述定位板设有定位孔，两所述岩石节理试样同一侧的两所述定位板的定位孔上下对齐，在每一所述定位孔内设置一可竖向移动的所述圆柱体，使两所述圆柱体分别位于所述MS型压敏胶片的上方和下方，所述圆柱体靠近所述MS型压敏胶片的一端带有颜色标记，两所述圆柱体分别压紧所述MS型压敏胶片的上下表面形成所述颜色标记点。
4.如权利要求3所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述定位孔为螺纹孔，所述圆柱体与所述螺纹孔螺纹连接。
5.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述步骤S2中将两所述岩石节理试样上下对齐，并在两所述岩石节理试样的外围贴上对齐条。
6.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述步骤S4中，将两所述岩石节理试样放置于试验加载机上，通过所述试验加载机对两所述岩石节理试样逐步加载，当载荷处于预先设定值后保持载荷预定时间。
7.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于，所述步骤S7具体为：选择一种压敏胶片对应的RGB图像作为参考图像，根据各个颜色标记点位置确定多个特征点，利用特征点配准算法对其他两种压敏胶片平移、旋转、仿射将两种压敏胶片对应的RGB图像分别和参考图像对齐。
8.如权利要求7所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述颜色标记点为圆形，选择每一所述颜色标记点的圆心以及圆周的四等分点作为特征点。
9.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述步骤S8具体为：根据压敏胶片的压力校准卡选择压力转换曲线，将压力转换曲线导入至数据提取软件ORIGIN中，利用曲线数据提取软件ORIGIN提取压力转换曲线的系列数据点，利用五阶多项函数和最小二乘法将所述系列数据点的数据拟合成压力转换函数，将每种压敏胶片对应的RGB图像转换成亮度图像，利用像素矩阵进行中值滤波以减少噪点，按移动矩阵进行遍历亮度图形，如果移动矩阵的中心值大于其周围分布值中最大值和最小值的平均值则将其判断为接触单元，通过遍历整个像素将图像进行二值化，利用拟合的压力转换函数在软件MATLAB中进行接触应力转换，将应力转换后的图像和二值图像相乘，保留接触应力图像，依次获得三种压敏胶片对应的应力图像。
10.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述天然岩石节理石块的形状为一侧面为节理面的长方体，所述岩石节理试样形状为一侧面为节理面的长方体。
...【技术特征摘要】
1.一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述步骤s3中通过圆柱体在所述ms型压敏胶片的边缘设置颜色标记点。
3.如权利要求2所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述步骤s3具体为：在每一所述岩石节理试样的相对两侧布置l形的定位板，所述定位板设有定位孔，两所述岩石节理试样同一侧的两所述定位板的定位孔上下对齐，在每一所述定位孔内设置一可竖向移动的所述圆柱体，使两所述圆柱体分别位于所述ms型压敏胶片的上方和下方，所述圆柱体靠近所述ms型压敏胶片的一端带有颜色标记，两所述圆柱体分别压紧所述ms型压敏胶片的上下表面形成所述颜色标记点。
4.如权利要求3所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述定位孔为螺纹孔，所述圆柱体与所述螺纹孔螺纹连接。
5.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述步骤s2中将两所述岩石节理试样上下对齐，并在两所述岩石节理试样的外围贴上对齐条。
6.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力的试验方法，其特征在于：所述步骤s4中，将两所述岩石节理试样放置于试验加载机上，通过所述试验加载机对两所述岩石节理试样逐步加载，当载荷处于预先设定值后保持载荷预定时间。
7.如权利要求1所述的一种测量岩石节理法向接触应力...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚耕，唐志成，赵立春，熊峰，张国华，华东杰，陈宗武，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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