[发明专利]岩石结构面实验室合理尺寸确定的多重分形参数分析方法

权利要求书

1.一种岩石结构面实验室合理尺寸确定的多重分形参数分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据需要按照不同尺寸划分方案，将结构面划分为大小不同的区域；

计算各区域结构面的多重分形参数值；

研究大小不同结构面多重分形参数的变化规律，给出各尺寸划分方案下结构面尺寸效应的函数关系式，用对数函数关系和表示，所述的a、b分别为系数，ΔD、Δa是多重分形参数，L₀为基础结构面边长，L₀＝32mm，L为所计算结构面的边长，LL₀；

比较各方案结构面尺寸效应函数关系式，以系数a的绝对值最大的函数关系式作为确定实验室内岩石结构面合理尺寸的计算依据；

当函数和曲线某一点斜率倾角等于K°时，将该点值作为结构面的合理临界尺寸，亦即求解时，L的值，所述的K是评判指标，通过在实验室比较函数斜率较小时的两块岩石结构面的力学性能，验证后进行确定。

2.根据权利要求1所述的一种岩石结构面实验室合理尺寸确定的多重分形参数分析方法，其特征在于，所述的计算各区域结构面的多重分形参数值的步骤为：

(1)获取该区域结构面的三维形貌数据，包括结构面各点的高度信息，所述高度信息是指该点与结构面内最低点的落差；

(2)测度距q分别取值[-45,45]的整数，重复进行步骤(3)至(8)；

(3)尺度变量δ分别取值重复进行步骤(4)至(6)；

(4)将结构面划分成δ^-1×δ^-1个小网格，采用函数rand()生成随机数，判断所生成随机数的奇偶性，根据随机数的奇偶性选择小网格中三角形的不同划分方案，按照海伦公式计算每个小网格的面积A_i(δ)，其中i＝1,2,…,δ^-1×δ^-1，进而计算结构面的总面积

(5)计算每个小网格的结构面粗糙性概率p_i(δ)，

(6)计算每个小网格的测度u_i(q,δ)，进一步计算log(1/δ)以及

(7)按照最小二乘法分别对不同尺度变量δ下的

和的数据点对进行拟合，分别得到拟合函数的斜率，就是测度距为q时多重分形谱参数f(a)和a(q)的值；

(8)根据测度距q对应的f(a)和a(q)值，计算测度距q对应的广义分形维数D_q，其中q≠1时，

(9)计算结构面多重分形谱特征参数ΔD(q)和Δa(q)，ΔD(q)＝maxD_q-min D_q，Δa(q)＝maxa(q)-min a(q)；

(10)重复上述(2)至(9)步，直至达到抽样次数要求，将抽样数据置入数据处理软件EXCEL中，利用函数NORMDIST求解累积概率值，通过累积概率值判定抽样结果是否满足3σ法则即抽样结果落在[μ-3σ，μ+3σ]范围内，若满足，则可给出结构面多重分形参数ΔD(q)和Δa(q)概率密度分布函数，并将此抽样结果的均值作为所研究结构面多重分形参数的精准计算值。