[发明专利]一种采用投石机理的堆积体边坡数值计算模型建立方法

说明书

本发明公开了一种采用投石机理的堆积体边坡数值计算模型建立方法，其通过选取堆积体典型部位，采用数码相机进行图像拍摄采集一批块石；再通过数字图像处理技术进行块石轮廓提取，并建立块石库；然后依据勘察资料提供的堆积体范围大小，采用投石机理构建堆积体的真实计算模型；最后将其转化为图形交互文件，并构建相应岩土材料的模型数据进行分析计算。本设计通过构建块石库，再调用块石库数据并随机投放块石构建出堆积体的真实计算模型，实现堆积体组成成分的真实模拟，可有效提高堆积体稳定性计算精确性，并且除了可计算得到堆积体的稳定性系数外，还可获取堆积体的应力应变等相关信息参数，具有良好的实用性和推广前景。

技术领域

本发明涉及一种采用投石机理的堆积体边坡数值计算模型建立方法，属于边坡防护技术领域。

背景技术

堆积体是一个依据成因和岩土体性状的概念，系指松散破碎岩土体堆积形成的地质体，属于边坡变形破坏后继续运动形成的产物，在我国西部山区广泛分布。这类堆积体在天然状态下通常处于临界状态，但在工程建设中由于对其开挖扰动，破坏了原有的地形地貌，改变了坡体原有的平衡状态，从而易产生堆积体稳定性问题，给工程建设带来困扰。

堆积体多是由不均匀的块石组成，传统的堆积体稳定性分析方法为极限平衡法，在数值建模时，通常将其组成的块石简化为均质体，此方法忽略了块体形状的影响，这与现场情况不相符，从而导致计算结果存在一定的偏差，无法更好满足边坡工程建设需要；故而，亟待发明一种堆积体稳定性分析的有效方法，在充分了解堆积体分布形态的基础上，实现对堆积体组成成分的真实模拟。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种采用投石机理的堆积体边坡数值计算模型建立方法，可以克服现有技术的不足，它在充分了解堆积体分布形态的基础上，利用现有计算机编程技术，实现其组成成分的真实模拟，除了可计算得到堆积体的稳定性系数外，还可获取堆积体的应力应变等相关信息参数。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种采用投石机理的堆积体边坡数值计算模型建立方法，其包括以下步骤：

s1、块石的获取，

选取堆积体典型部位，采用数码相机进行图像拍摄，采集一批块石；

s2、构建堆积体特征库，

通过数字图像处理技术对块石轮廓一一进行提取，得到一批二维数字化的块石轮廓，构建堆积体特征库；

s3、建立块石库，

将堆积体特征库内的块石轮廓调出，对其轮廓上的点坐标及块石的原始粒径一一进行存储，建立块石库；

s4、建立土石混合体模型，

依据勘察资料提供的堆积体范围大小，采用投石机理构建堆积体的真实计算模型；

s5、土石混合体模型的分析计算，

将步骤s4中的真实计算模型数据转化为图形交互文件，构建岩土材料的模型数据，并进行堆积体边坡数值计算。

前述步骤s2中，应用MATLAB，实现特征库中块体数据化，包括以下步骤：

s1.1、采用数码相机采集一批彩色块石,并提取其中一块彩色图像2a；

s1.2、将彩色图像2a进行灰度变换；

s1.3、对图像周边像素平滑处理，以减少图像噪声并降低细节层次；

s1.4、检测块石的外轮廓；

s1.5、通过领域搜索方法，即可在二值化的像素矩阵中搜索出块石轮廓坐标，获取二维数字化的块石轮廓2e；