一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法、装置、存储介质及设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及搜索技术领域，特别涉及一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法、装置、存储介质及设备。本发明专利技术的技术方案包括以下步骤：构建具有随机块石结构的堆积体边坡模型，以CAD文件形式储存，所构建的堆积体边坡模型需满足设置的定向要求；将堆积体边坡模型的CAD文件导出图片后，通过数字图像二值化离散图片模型区域内像素点；根据堆积体边坡失稳方式，在离散后的像素点中设置前缘剪出口位置与后缘拉裂口位置；在离散后的像素点中，采用A

【技术实现步骤摘要】
一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法、装置、存储介质及设备


[0001]本专利技术涉及搜索
，特别涉及一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法、装置、存储介质及设备。

技术介绍

[0002]堆积体边坡，本质是一种介于土体和岩体之间的非均匀混合介质，具有高度的结构随机性和空间变异性，因此堆积体边坡的稳定性、内部结构等特征较难以确定。堆积体边坡稳定性不仅取决于内部土体和岩石的力学特性，还取决于内部岩石的分布特点，包括含石量、块石表面粗糙度、块石尺寸、块石倾向分布等因素。
[0003]如何根据已有研究成果对复杂堆积体边坡破坏路径定量描述，是目前的一个研究难题。通过人工智能算法，对破坏路径进行精准搜索，可以为堆积体边坡稳定性分析提供一种新的形式。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服
技术介绍
中的不足，提供一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法，解决现有堆积体边坡潜在破坏路径难以识别的问题。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法，包括以下步骤：
[0006](1)构建具有随机块石结构的堆积体边坡模型，以CAD文件形式储存，所构建的堆积体边坡模型需满足设置的定向要求；
[0007](2)将堆积体边坡模型的CAD文件导出图片后，通过数字图像二值化离散图片模型区域内像素点；
[0008](3)根据堆积体边坡失稳方式，在离散后的像素点中设置前缘剪出口位置与后缘拉裂口位置；
[0009](4)在离散后的像素点中，采用A/>*
算法对堆积体边坡潜在破坏路径进行搜索，将最短路径距离确认为最优破坏路径；
[0010](5)统计最优破坏路径长度以及最优破坏路径与土体破坏路径的封闭面积，表征堆积体边坡的稳定性。
[0011]作为优选，步骤(1)中，所述定向要求为：具有随机块石结构的堆积体边坡模型，需要根据随机块石生成算法，在边坡设定区域内生成。
[0012]作为优选，步骤(2)中，图片模型区域内像素点离散后，块石黑色点数值为1，代表路径不可通过；土体区域白色点数值为0，代表路径可以通过；数字图像二值化过程中需提前设置灰度阈值，满足下式：
[0013][0014]式中，f(x,y)为数字图像二值化后像素点的灰度值；g(x,y)为像素点初始灰度值；k为灰度阀值。
[0015]作为优选，步骤(3)中，所述的前缘剪出口位置和后缘拉裂口位置，根据边坡为纯土体时的破坏路径确定，该破坏路径利用极限平衡法对纯土坡进行计算分析获得。
[0016]作为优选，步骤(4)中，所述的采用A
*
算法进行潜在破坏路径搜索，搜索步骤为：
[0017](4.1)设置潜在破坏路径的前缘剪出口位置为起始点n
s
，并将其代价值f(n
s
)＝g(n
s
)放入Open列表；
[0018](4.2)设置潜在破坏路径的后缘拉裂口位置为目标节点n
g
；从起始点n
s
开始，判断当前节点n是否为目标节点n
g
，如果是，输出路径坐标信息；否则执行下一步；
[0019](4.3)搜索属于当前节点n邻域的所有节点，忽略已在Closed列表的和不能通过的像素点，计算代价值f(n)；选出最小f(n)对应的节点，存入Closed列表；
[0020](4.4)连接当前节点n与最小f(n)对应的节点，将最小f(n)对应的节点设置为下一个当前节点n，重复步骤(2)。
[0021]作为优选，步骤(4)中，所述的路径距离，采用欧式距离作为计算标准，根据下式计算：
[0022][0023]式中：(x
s
,y
s
)和(x
g
,y
g
)分别为起始点n
s
和目标节点n
g
的坐标。
[0024]作为优选，步骤(5)中，所述的最优破坏路径长度以及最优破坏路径与土体破坏路径的封闭面积，通过对输出的路径坐标信息进行统计分析获得。
[0025]本专利技术还提供一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索装置，包括：
[0026]模型生成模块，用于在边坡设定区域内生成具有随机块石结构的堆积体边坡模型，以CAD文件形式储存；
[0027]图像处理模块，用于将CAD文件导出成图片，并通过数字图像二值化离散图片模型区域内像素点；
[0028]搜索模块，用于搜索离散后模型区域内像素点的坐标信息，获得最优破坏路径；
[0029]统计分析模块，用于对纯土坡进行计算分析，获得土体破坏路径的剪出口位置和后缘拉裂位置，输出给搜索模块，并且根据搜索模块获得的最优破坏路径统计最优破坏路径与土体破坏路径的封闭面积。
[0030]本专利技术还提供一种存储介质，其上存储有能被处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现所述堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法的步骤。
[0031]本专利技术还提供一种计算机设备，具有存储器和处理器，存储器上存储有能被处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现所述堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法的步骤。
[0032]本专利技术具有的有益效果是：本专利技术为堆积体边坡的稳定性分析提供了新的技术指导，基于随机块石生成算法，构建复杂随机结构的堆积体边坡，引入A*算法，搜索潜在破坏路径，实现了具有随机结构的复杂堆积体边坡潜在破坏路径的识别。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例中，A
*
算法搜索最短距离流程图。
[0034]图2为本专利技术实施例中，初始构建的堆积体边坡模型图。
[0035]图3为本专利技术实施例中，二值化后的堆积体边坡模型图。
[0036]图4为本专利技术实施例中，潜在破坏路径搜索结果示意图。
[0037]图5为本专利技术实施例中，最短破坏路径特征统计分析示意图。
具体实施方式
[0038]为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本专利技术的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的阐述，但本专利技术并不局限于以下实施例。
[0039]本专利技术提供的一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法，包括以下步骤：
[0040]步骤1、构建具有随机块石结构的堆积体边坡模型，以CAD文件形式储存，所构建的堆积体边坡模型需满足设置的定向要求。
[0041]首先，基于随机块石生成算法，根据堆积体边坡模型的要求，在模型中进行随机块石的投放，需要注意点
‑
点、点
‑
线、线
‑
线之间的侵入判断。其次，重点设置块石含量、块石倾向、块石尺寸等模型构建信息，有效考虑堆积体边坡中的块石特征，反应真实边坡特性。
[0042]步骤2、将堆积体边坡模型的CAD文件导出图片后，进行数字图像二值化，离散模型区域内像素点。具体来讲：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法，其特征在于包括以下步骤：(1)构建具有随机块石结构的堆积体边坡模型，以CAD文件形式储存，所构建的堆积体边坡模型需满足设置的定向要求；(2)将堆积体边坡模型的CAD文件导出图片后，通过数字图像二值化离散图片模型区域内像素点；(3)根据堆积体边坡失稳方式，在离散后的像素点中设置前缘剪出口位置与后缘拉裂口位置；(4)在离散后的像素点中，采用A
*
算法对堆积体边坡潜在破坏路径进行搜索，将最短路径距离确认为最优破坏路径；(5)统计最优破坏路径长度以及最优破坏路径与土体破坏路径的封闭面积，表征堆积体边坡的稳定性。2.根据权利要求1所述的一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法，其特征在于：步骤(1)中，所述定向要求为：具有随机块石结构的堆积体边坡模型，需要根据随机块石生成算法，在边坡设定区域内生成。3.根据权利要求2所述的一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法，其特征在于：步骤(2)中，图片模型区域内像素点离散后，块石黑色点数值为1，代表路径不可通过；土体区域白色点数值为0，代表路径可以通过；数字图像二值化过程中需提前设置灰度阈值，满足下式：式中，f(x,y)为数字图像二值化后像素点的灰度值；g(x,y)为像素点初始灰度值；k为灰度阀值。4.根据权利要求3所述的一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的前缘剪出口位置和后缘拉裂口位置，根据边坡为纯土体时的土体破坏路径确定，该土体破坏路径利用极限平衡法对纯土坡进行计算分析获得,土体破坏路径的前缘剪出口位置作为潜在破坏路径的起始点,后缘拉裂口位置作为潜在破坏路径的终点。5.根据权利要求4所述的一种堆积体边坡潜在破坏路径搜索方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的采用A
*
算法进行潜在破坏路径搜索，搜索步骤为：(4.1)设置潜在破坏路径的前缘剪出口位置为起始点n
s
，并将其代价值f(n
s
)＝g(n
s
)放入Open列表；(4.2)设置潜在破坏路径的后缘拉裂口位置为目标节点n
g
；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘士奇，徐建荣，程志超，殷亮，刘宁，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：