[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

说明书

本发明提供了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，能更加精确的测量岩石裂隙开度，同时此方法利用渗流面积求等效隙宽时能精确区分非渗流区域和渗流区域，利用软件面积自识别技术可准确获取渗流面积参数，可行性好，精度高。同时，在实际工程中可以利用本发明直接求出浆液填充面积和岩石裂隙的浆液填充量。

技术领域

本发明涉及岩土渗流技术领域，尤其是一种基于数字化图像处理技术测量岩石裂隙开度、流速矢量、填充面积以及填充率的方法。

背景技术

近些年来，随着国内基础工程不断发展，各类隧道(洞)工程建设规模也不断扩大，我国已经成为世界上工程建设规模最大、质量要求最严格的国家。在诸多隧道工程，地下管廊，矿产开发工程中，地下水渗流对施工造成了相当大的影响，大大拖慢了施工进度，甚至带来了严重的安全问题。现需一种能够获得岩石裂隙面在不同情况下渗流分析的方法，以便为工程勘探、渗透封堵、施工等提供参考依据，保障生命和财产安全。本发明测量渗流液体流速矢量的方法相比较于利用颜色标点法测量流速矢量，此方法能够更为简单的测量任意时刻任意点的流速矢量，在岩石裂隙面有无填充物的情况下都可进行测量；

在进行渗流试验时，裂隙几何参数是非常重要的一个参数，对其的监测也是重要环节，就目前来看，施测方法主要有机械方法和光学方法两种主流方法，其它方法还有投影法、电感应法等。其中，机械方法简述如下：岩石裂隙面在发育扩展过程中必然会引起岩石出现细微的位移变形，这种变形不易通过肉眼观测得到，所以，利用千分表等精密长度测量仪器对裂隙面进行逐点量测，最后对测得的数据进行统计分析从而得到岩石裂隙几何参数。该测量方法工作繁琐，较耗费时间，具有较大的局限性。由于裂隙面存在非渗流区，相比于立方定律本发明专利能准确的求出渗流区的面积，进而能更准确求得岩石裂隙的开度。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供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，本发明所提供的利用图像处理技术获取渗流面积量测岩石裂隙开度的方法，能更加精确的测量岩石裂隙开度，同时此方法利用渗流面积求等效隙宽时能精确区分非渗流区域和渗流区域，利用软件面积自识别技术可准确获取渗流面积参数，可行性好，精度高。同时，在实际工程中可以利用本发明直接求出浆液填充面积和岩石裂隙的浆液填充量。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：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，它包括以下步骤：

步骤1：选取实验所需种类的岩石试样；

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的岩石裂隙面的表面粗糙形态，得到与岩石试样具有相同弹性模量的透明对立面模型；

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

步骤4：对实验现象进行记录，在透明对立面模型上方安装高清摄像装置，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、竖直伸缩杆和万向转轴调节摄像装置的位置，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；