[发明专利]一种基于数字化图像处理技术测量岩石裂隙开度与流速矢量的方法

权利要求书

1.一种基于数字化图像处理技术测量岩石裂隙开度与流速矢量的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：选取实验所需种类的岩石试样(16)；

步骤2：利用硅胶二次翻模精确复刻技术来精确模拟岩石试样(16)的岩石裂隙面(18)的表面粗糙形态，得到与岩石试样(16)具有相同弹性模量的透明对立面模型(15)；

步骤3：利用实验装置模拟实际条件，将透明对立面模型(15)置于岩石试样(16)上，使两者的岩石裂隙面(18)完全重合，将实验试样整体固定在承压板(17)上，并通过万向转轴(13)来进行多角度测量，其边缘处分别留设有相对的进水口(20)和出水口(19)，其余边缘处密封；

步骤4：对实验现象进行记录，在透明对立面模型(15)上方安装高清摄像装置(12)，并根据实验需要确定照片间的时间间隔t，其对应帧数为N＝1s/t，通过水平滑轨(1)、竖直伸缩杆(2)和万向转轴(13)调节高清摄像装置(12)的位置，并使其能够清楚纪录渗流液体流动状况；

步骤5：模拟多种实际情况，开展不同应力路径下的可视化渗流实验，并在渗流过程中进行拍摄；

步骤6：测量渗流液体流速矢量；

步骤7：可视化渗流面积自识别法量测岩石裂隙开度；

所述步骤6的具体步骤为：

步骤6.1：使得在△t时差始末的两图片能够重叠并清楚显现出渗流状况，对所拍摄的影像用软件进行毫秒级分帧处理，取岩石裂隙面(18)上液体渗流边缘某点前后△t时差下的两张图片用软件进行黑白高亮处理，再用软件进行图片叠加、透明化处理；

步骤6.2：计算流速矢量，再利用软件的测量功能测得在该时差始末渗流液体流动边缘某两点距离，利用速率公式v＝△s/△t，△s为利用PS软件测得的任意两点间的距离，△t为两点所对应的时差，计算在该时差下的该点的流速矢量，再在该功能中求得该两点的坐标，求出该点的位移、加速度；

步骤6.3：得到整个实验过程的流速矢量图，多次重复步骤6.1和6.2后即可得到该实验过程中每一时刻下各点的流速矢量、位移、加速度；

步骤6.4：得到粗糙度云图与流速矢量叠加图并分析其对应关系，采用三维结构扫描仪对岩石裂隙面(18)进行三维扫描并利用软件作出裂隙面粗糙度云图，利用软件进行图片叠加处理获得流速矢量与粗糙度的叠加图；

所述步骤6.1中：

所述黑白高亮处理中，用软件调节两张图片的亮度、对比度、伽马，使图片比原图片更为清晰；

所述图片透明化处理中，将其中一张图片透明度调节到50％～60％范围内，另一张不变；

所述步骤6.2中：

测量叠加图层中渗流液体T时渗流边缘任意一点与T+△t时刻渗流边缘的任意一点间的直线距离L，水平距离W，竖直高度H；

所述步骤6.4中的具体操作为：

步骤6.4.1：扫描结果为若干条横向线和若干条纵向迹线组成的模拟裂隙面，其中将迹线间隔控制在2mm～2cm之间，调节间隔来进行更为精细的三维扫描，将模拟裂隙面转为能够识别该迹线的软件，并能够识别的DXF文件；

步骤6.4.2：利用公式计算迹线相对起伏度R_a；

步骤6.4.3：基于迹线相对起伏度标准等级精确JRC值，得出对应的JRC值，根据对应的JRC值，利用软件获得裂隙面粗糙度云图；

步骤6.4.4：将粗糙度云图与流速矢量图叠加，并分析流速矢量与JRC值的关系。