复杂结构性岩体结构及其各向异性特征的准确获取方法技术

本发明专利技术涉及一种复杂结构性岩体结构及其各向异性特征的准确获取方法。适用于岩体工程技术领域。本发明专利技术所采用的技术方案是：一种复杂结构性岩体结构及其各向异性特征的准确获取方法，其特征在于：确定能够代表复杂结构性岩体的结构特征典型区域，在该区域内包括该类岩体工程的代表性信息；在岩体结构特征典型区域内划定所要获取岩体结构信息的测窗；获取岩体结构信息测窗图像；对岩体结构信息测窗图像内的岩体结构进行识别，将测窗图像进行二值化处理，进而在二值化图像的基础上对岩体结构信息进行精确识别；对岩体结构信息测窗图像内的主要岩体结构进行统计，并建立岩体结构和图形颜色之间的关；试验确定测窗图像内主要岩体结构的力学特性。构的力学特性。构的力学特性。

【技术实现步骤摘要】
复杂结构性岩体结构及其各向异性特征的准确获取方法


[0001]本专利技术涉及一种复杂结构性岩体结构及其各向异性特征的准确获取方法。适用于岩体工程


技术介绍

[0002]在岩体工程中，岩体的定义是指在特定工程内，由包含各类结构面的岩石所组成的非均质性、不连续性和具有各向异性特征的地质体。由于岩体是在长期的地质历史过程中形成的，因此具有相应的构造和结构，并与相应的岩体工程密切相关。
[0003]对于岩体工程而言，岩体的结构特征的获取是准确获取岩体力学参数的重要前提，也是进行岩体工程设计、施工及安全稳定性评价的重要基础。因此，对于岩体实际工程来说，最首要的任务就是对岩体的结构特征进行研究，即确定岩体结构面的力学及工程地质特征。在这里，对于岩体结构的精确获取及其几何描述是工程岩体力学、水力学特征及工程稳定性特征具有十分重要的作用。
[0004]然而，工程岩体的裂隙网络及其几何特征如何影响岩体的力学特性是一个持续探索的问题。在这种背景下，对于复杂结构性岩体结构特征的准确获取更显得尤为重要。但是，目前对于岩体结构信息的获取方法，多是在现场调查的基础上给出简化的结构特征，对于岩体结构信息的准备获取要求有一定的差距。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种复杂结构性岩体结构及其各向异性特征的准确获取方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种复杂结构性岩体结构及其各向异性特征的准确获取方法，其特征在于：
[0007]确定能够代表复杂结构性岩体的结构特征典型区域，在该区域内包括该类岩体工程的代表性信息；
[0008]在岩体结构特征典型区域内划定所要获取岩体结构信息的测窗；
[0009]获取岩体结构信息测窗图像；
[0010]对岩体结构信息测窗图像内的岩体结构进行识别，将测窗图像进行二值化处理，进而在二值化图像的基础上对岩体结构信息进行精确识别；
[0011]对岩体结构信息测窗图像内的主要岩体结构进行统计，并建立岩体结构和图形颜色之间的关系；
[0012]试验确定测窗图像内主要岩体结构的力学特性；
[0013]将二值化处理后的岩体图像导入到DIP处理软件，DIP处理软件进行颜色识别并根据岩体结构和图形颜色之间的关系确定岩体上的岩体结构，根据试验确定的岩体结构的力学特性对识别出的岩体上岩体结构的力学参数进行赋值，构建多个不同的数值计算模型；
[0014]对比数值计算模型数值模拟和室内试验得到的岩体应力
‑
应变曲线和破坏模式，
通过对数值计算模型进行参数调整，获得与室内试验破坏模式基本一致的曲线；
[0015]对不同倾角的数值计算模型进行测试，获得不同倾角条件下的力学特性以及破坏模式；
[0016]根据岩体的脆性破坏特征，确定数值计算模型的力学边界条件；
[0017]根据数值分析结果，确定不同数值计算模型的典型力学参数；
[0018]分析数值计算模型的各向异性特征并给出变化曲线。
[0019]所述获取岩体结构信息测窗图像，包括：使用数字图像系统或者CT扫描系统来对复杂结构岩体进行图像获取。
[0020]所述对岩体结构信息测窗图像内的主要岩体结构进行统计，包括岩块结构的形状、节理面的方向及数量、微裂隙的走向倾角。
[0021]所述对不同倾角的数值计算模型进行测试，获得不同倾角条件下的力学特性以及破坏模式，包括：以10
°
作为间隔来进行模型的制作，共制作0
°‑
90
°
共10个模型。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过获取复杂结构性岩体的测窗，进而对测窗内相关结构进行统计分析，再选取具有代表性的区域进行二值化处理，进而地，根据二值化处理结果来区分岩体的不同结构，将二值化处理过后的图片导入到数字图像处理(DIP)软件之中，根据试验结果对不同结构的力学参数进行赋值，并且制作不同方向上的数值计算模型，并且需要对数值计算模型的力学边界条件进行设置，根据数值分析结果确定不同模型的典型力学参数，最终，分析数值计算模型的各向异性特征，并且描绘出变化曲线。在此基础上，可以对复杂结构性岩体的各向异性特征进行准确获取，从而对工程中的实际问题进行解决，对工程的正常施工以及工人的生命财产安全提供保障。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例提供的复杂结构性岩体及其各项异性特征的准确获取方法的流程示意图。
[0024]图2为本专利技术实施例提供的复杂结构性岩体的结构特征以及测窗内各结构示意图。
[0025]图3为本专利技术实施例提供的测窗内的数字图像和基于DIP技术识别出的数字模型。
[0026]图4为本专利技术实施例提供的柱状节理岩体应力
‑
应变曲线和破坏模式。
[0027]图5为本专利技术实施例提供的柱状节理岩体数值模型的剪切应力
‑
应变曲线。
[0028]图6为本专利技术实施例提供的在夹角不同时结构面的数值模拟结果：包括弹性模量、最大主应力、声发射。
[0029]图7为本专利技术实施例提供的包含微裂缝和结构平面的模型以及不包含微裂缝和结构面的模型以及通用模型的应力
‑
应变曲线。
[0030]图8为本专利技术实施例提供的峰值强度、泊松比等的各向异性。
具体实施方式
[0031]如图1所示，本实施例为一种复杂结构性岩体结构及其各向异性特征的准确获取方法，具体包括以下步骤：
[0032]步骤101，确定能够代表复杂结构性岩体结构特征的典型区域。
[0033]对所要获取岩体结构信息的区域进行工程地质调查，选取能够代表复杂结构性岩体结构特征的典型区域，在该区域内，应该包括该类岩体工程的代表性信息，如结构面、节理、裂隙等。在本实施例中，选取柱状节理岩体，柱状节理岩体中含有微裂缝以及结构面且分布不规则。
[0034]步骤102，在典型岩体结构特征区域内划定所要获取岩体结构信息的测窗。
[0035]本实施例中岩体结构特征测窗的大小范围选取为：2.0m
×
2.0m。通过采样窗口的示意图2a中可以观察到白色的虚线就是柱状节理结构，实心白线是岩柱棱柱线，岩柱中的实心蓝色线是微裂缝和结构面，图2b是与图2a对应的测窗的精细的示意图。并且在测窗内，用水平方向的中心线来作为基线，来计算岩柱穿过中心线的直径。
[0036]步骤103，对典型岩体结构信息测窗进行图像获取。
[0037]在典型岩体结构信息测窗图像获取的过程中，要保证所获取的图像信息的清晰程度，要满足清晰识别岩体结构的相关要求。如果岩体结构信息的测窗过大，不满足单幅面摄像的要求时，可以采用多幅面拼接的方式获取大尺寸测窗的相关图像。
[0038]在本实施例中，选取2.0m
ⅹ
2.0m大小的测窗，可以选择使用数字图像系统或者CT扫描系统来对复杂结构岩体进行图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂结构性岩体结构及其各向异性特征的准确获取方法，其特征在于：确定能够代表复杂结构性岩体的结构特征典型区域，在该区域内包括该类岩体工程的代表性信息；在岩体结构特征典型区域内划定所要获取岩体结构信息的测窗；获取岩体结构信息测窗图像；对岩体结构信息测窗图像内的岩体结构进行识别，将测窗图像进行二值化处理，进而在二值化图像的基础上对岩体结构信息进行精确识别；对岩体结构信息测窗图像内的主要岩体结构进行统计，并建立岩体结构和图形颜色之间的关系；试验确定测窗图像内主要岩体结构的力学特性；将二值化处理后的岩体图像导入到DIP处理软件，DIP处理软件进行颜色识别并根据岩体结构和图形颜色之间的关系确定岩体上的岩体结构，根据试验确定的岩体结构的力学特性对识别出的岩体上岩体结构的力学参数进行赋值，构建多个不同的数值计算模型；对比数值计算模型数值模拟和室内试验得到的岩体应力
‑
应变曲线和破坏模式，通过对数值计算模型进行参数调整，获得与室内试验破坏模式基本一致的曲线；对不同倾角的数值计算模型进行测...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，张春生，吴旭敏，陈珺，洪佳敏，高要辉，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：