[发明专利]一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法

说明书

本发明公开了一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，包括：在待测量的岩石节理面上，建立x‑y坐标系；绘制网格线；确定标准水平面，得到每一个网格点高程；选取测量方向，沿测量方向绘制平行直线并取计算点；根据每一个网格点高程及计算点坐标线性内插得到每一个计算点的高程；计算相邻计算点之间的高差，记为区间段；对整个岩石节理面的起伏状态进行分析，根据高差判断得到斜坡段，统计每个斜坡段所包含的区间段个数及长度，进行修正计算；计算各区间段的最终粗糙度统计值得到各待测直线段的粗糙度统计值和整个岩石节理面的粗糙度统计值。本发明基于整个节理面和全面考虑岩石节理面的影响，可得到不同方向的粗糙度统计值，计算结果更为精确。

技术领域

本发明涉及一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，属于岩土工程测量技术领域。

背景技术

在岩土工程中，粗糙度是岩体结构面力学性质的重要影响因素.诸如结构面的剪切强度、节理裂隙的渗流特性均与结构面的粗糙度有着密切的关系，在许多工程应用中，都需要对岩石节理面的粗糙度进行估计。在工程应用中发现，现有的粗糙度系数的确定方法存在如下缺点与不足：现有理论方法大多只考虑岩石节理面的某一方面的粗糙特征，无法全面描述节理面的情况，如节理面凸起的高度、宽度、坡度等，导致粗糙度系数的描述误差较大，现有的传统计算方法没有考虑节理面起伏形态，往往放大了微小凸起、斜坡对节理面粗糙度的影响，扩大了误差。

因此，需要采用一种新的岩石节理面粗糙度的计算方法，基于整个节理面而非单个剖面曲线的粗糙度，全面考虑岩石节理面凸起的坡度、宽度等因素的影响，尤其对造成计算误差的小坡度、小凸起进行修正、筛选、剔除，难以准确描述岩石节理面的粗糙度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，解决现有理论方法大多只考虑岩石节理面的某一方面的粗糙特征，无法全面描述节理面的情况，导致粗糙度系数的描述误差较大，以及没有考虑节理面起伏形态，扩大了误差的问题。

本发明提供一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，基于整个节理面而非单个剖面曲线的粗糙度，全面考虑岩石节理面凸起的坡度、宽度等因素的影响，以准确描述岩石节理面的粗糙度。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于形态修正的节理面粗糙度计算方法，包括以下步骤：

步骤一、在待测量的岩石节理面上，建立x-y坐标系；

步骤二、绘制分别与建立的x-y坐标系中x轴、y轴平行且间距为d的网格线，以得到网格和网格点；

步骤三、确定标准水平面，扫描各网格点相对标准水平面的高程得到每一个网格点高程h(x,y)；

步骤四、选取测量方向，沿测量方向绘制间距为d的平行直线覆盖整个岩石节理面，在每条平行直线上取间距为d的计算点，并编号和计算得到每个计算点在x-y坐标系的坐标(x_ij,y_ij)；

步骤五、根据每一个网格点高程h(x,y)以及计算点的坐标(x_ij,y_ij)线性内插得到每一个计算点的高程h_ij；

步骤六、根据每一个计算点的高程h_ij，计算选取的每条平行直线上相邻计算点之间的高差Δ_ij，并记两个相邻计算点之间为一个区间段；

步骤七、对整个岩石节理面的起伏状态进行扫描，对于每一条待测的平行直线，根据相邻计算点之间的高差Δ_ij判断得到斜坡段，统计每个斜坡段所包含的区间段个数及斜坡段的长度，并对斜坡段构成的凸起段进行修正计算，得到修正后粗糙度统计值Z′_ij和修正后高差Δ′_ij；