[发明专利]一种用于岩体节理裂隙模型检验的迹线图相似度判别方法

说明书

本发明公开了一种用于岩体节理裂隙模型检验的迹线图相似度判别方法，属于岩土工程、计算机图形学领域。步骤如下：一、列出原始的实际迹线图和模拟迹线图；二、确定相似阈值，作为下述步骤中判断相似性的基本标准；三、原始的实际迹线图和模拟迹线图的预处理；四、总体灰度值相似度分析；五、灰度级配曲线相似度分析；六、特征方向相似度匹配；七、灰度密度分布曲线相似度分析。本发明将计算机图像处理与岩土工程专业特点相结合，克服了以往三维地形建模有效性检验过程中图形检验的主观性太强的缺点，将人对迹线图像直观的视觉分析过程转化为严格算法，为模型的有效性检验提供了定量的标准。

技术领域

本发明涉及岩土工程、地质三维建模分析以及计算机图形学领域，特别涉及一种用于岩体节理裂隙模型检验的迹线图相似度判别方法。

背景技术

岩体结构面反映了岩体不连续、非均匀、各向异性的本质，并对岩体的力学特性、水力学特性和工程稳定性起着关键控制作用。然而，岩体内部的节理裂隙难以直接被观测到，且数量众多，这给岩体稳定性分析带来了极大的挑战。同时，随着计算机技术的发展，地质三维建模技术也越来越成熟，而在地层中加入离散裂隙网络的岩体精细化建模也逐渐成为一种趋势，且已被证明是解决上述问题的一种有效的方法，如熊自明等人公开了一种基于分形算法的区域地质体岩体裂隙模拟的方法；吴云公开了一种适用于岩体的建模方法，并能够对更复杂的破坏模式进行力学的稳定性分析。

然而，对于目前的精细化建模过程，其中的节理裂隙的各种几何参数都是通过随机模拟得到的，模拟结果是否有效，构建的模型是否能够代表岩体内部真实的裂隙，是裂隙模拟成功与否的关键。对于模型的有效性检验，目前主要存在两种方法：数值检验和图形检验。其中数值检验较有依据性，其主要的内容是运用统计学和概率论的方法将实际节理裂隙的各种特征与模拟生成的节理裂隙进行对比分析。一方面，以差分比的方式对模型数据与实际数据对进行均值误差分析；另一方面，判断模型数据的离散性是否达到要求。而对于图形检验，则存在较大的主观性。其方法就是简单地将实际工程勘察中的迹线素描图与模型中对应位置生成的迹线图进行对比，通过肉眼直观地对其进行相似与否的评价。这种方法主观性太强，得出的结果因人而异，难以达成一个统一的标准；另一方面，图形检验又拥有的数值检验所不能替代的特性，如通过对图形进行分析，能从宏观到微观综合反映出节理裂隙的密度、长度、间距甚至相对位置等信息。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于岩体节理裂隙模型检验的迹线图相似度判别方法，将计算机图像处理技术、三维地质建模技术与岩土工程专业特点相结合，克服了以往三维地形建模有效性检验过程中图形检验的主观性，为地质建模的有效性检验提供了定量的标准和客观的依据。

本发明所采用的技术方案是：一种用于岩体节理裂隙模型检验的迹线图相似度判别方法，包括以下步骤：

步骤A：列出原始的实际迹线图和模拟迹线图；

步骤B：确定相似阈值，作为下述步骤中判断相似性的基本标准；

步骤C：原始的实际迹线图和模拟迹线图的预处理；

步骤D：将预处理后的实际迹线图和模拟迹线图的总体灰度值相似度与相似阈值进行比较，判断迹线图总体相似度；

步骤E：如果步骤D中判别为相似，将两幅迹线图的灰度级配曲线相似度与相似阈值进行比较，判断迹线图局部特点相似度；

步骤F：如果步骤E中判别为相似，对两幅迹线图进行特征方向相似度匹配；

步骤G：如果步骤F中判别为相似，将两幅迹线图的灰度密度分布曲线相似度与相似阈值进行比较，完成用于岩体节理裂隙模型检验的迹线图相似度判别。

步骤B中的相似阈值根据实际工程精度要求设置在[0.7,0.9]的范围。

步骤C进一步包括：