[发明专利]一种岩体裂隙统计与分形方法

说明书

本发明公开了一种岩体裂隙统计与分形方法，包括以下步骤：S1、制备标准岩样，并对其表面进行面积等分处理；S2、利用成像设备对每一等分区域依次成像，并将各等分区域拼接形成完整试样平面展开图；S3、依次对完整试样平面展开图中的每一等分区域中可肉眼识别的裂隙进行统计；S4、根据统计结果对完整试样平面展开图进行裂隙分形。本发明提供的岩体裂隙统计与分形方法，实现了裂隙分布特征的可视化描述，对岩体裂隙进行了清晰的描述，更直观的测定了岩体的裂隙结构，为岩体内部结构的研究提供了补充，基于方法得出的裂隙分形可以对岩体破坏规律进行推测。

技术领域

本发明属于工程地质技术领域，具体涉及一种岩体裂缝统计与分形方法。

背景技术

在工程地质技术领域中，把工程作用范围具有一定的岩石成分、结构特征及赋存与某种地质环境中的地质体成为岩体。岩体是在内部的联结力较弱的层理、片理和节里、断层等切割下，具有明显的不连续性。这是岩体的重要特点，使岩体结构的力学效应减弱和消失，使岩体强度远远低于岩石强度，岩体远远大于岩石本身，岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性。通常把岩体中产生的无明显位移的裂缝称为裂隙，裂隙化岩体广泛存在与地表浅层，岩体中裂隙网络的存在破坏了自身的完整性和连续性，因此，岩体的强度要远远低于岩石强度。同时，由于裂隙网络的几何形状、填充性质与空间展布规律的不同，导致了岩体的强度、变形特征存在明显的差异性。

由于裂隙在岩体中分布的随机性、尺寸差异性和调查露头的局限性，吊车岩体裂隙特征一直是难题，野外主要通过岩体露头布置平面测网和测线进行测量和统计；另一方面，岩体强度参数通常是通过将岩石制成国际标准试样后，在抗压试验机上获得，使得现场裂隙与室内参数之间缺乏桥梁。如何对岩石试样进行裂隙统计，并建立裂隙量化模型显得十分重要。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的岩体裂隙统计与分形方法解决了现有技术中通过线裂隙和平面裂隙统计方法不能十分有效的统计分析岩体裂隙的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种岩体裂隙统计与分形方法，包括以下步骤：

S1、制备标准岩样，并对其表面进行面积等分处理；

S2、利用成像设备对每一等分区域依次成像，并将各等分区域拼接形成完整试样平面展开图；

S3、依次对完整试样平面展开图中的每一等分区域中可肉眼识别的裂隙进行统计；

S4、对完整试样平面展开图进行裂隙分形。

进一步地，所述步骤S1具体为：从现场取回岩块，用钻石机将岩块切割成标准岩样，并将所述标准岩样表明等分为13个等面积区域；

所述步骤S1中标准岩样为圆柱体。

进一步地，所述步骤S2中成像设备为高清照相机；

所述S2中通过图像处理软件将各等分区域拼接形成完整试样平面展开图。

进一步地，所述步骤S4中具体为：

S41、通过图像处理软件载入完整试样平面展开图，将展开图进行灰度化和二值化预处理，得到黑白二值图像，并提取图像像素信息，保存在矩阵A中；

S42、对黑白二值图像，由像素构建正方形网格，并采用等分法构建正方形网格边长的递减序列，进而将矩阵A划分成若干个子矩阵；

其中，正方形网格边长值其中，W为t图像列像素个数，k为改变正方形网格边长的次数，且初始值k＝1，λ为等分系数；

S43、遍历所有子矩阵，统计其中的正方形网格边长值δ_k和非0矩阵个数n_k；并将其分别存储在数组X、Y中；

S44、判断是否成立，是则进入步骤S45，否则令k＝k+1并返回步骤S42；