【技术实现步骤摘要】
本申请涉及数字数据处理，特别涉及一种考虑损伤范围和损伤程度的节理粗糙度量化方法和系统。
技术介绍
1、岩体是由岩块和裂隙共同构成，裂隙的存在使得岩体的强度显著降低。节理裂隙成为岩体内部的薄弱部分，是控制岩体力学性质的关键因素。节理表面的形貌特征对其剪切力学性质具有显著影响，国内外学者针对节理表面形貌特征的量化方式开展了大量研究，并取得了众多研究成果。
2、然而，当前技术存在如下问题：(1)形貌表征参数均是基于轮廓线的几何特征，未能考虑轮廓线压剪破坏过程，未能反映轮廓线的损伤范围和损伤程度，未能将几何特征与力学特征结合在一起；(2)形貌参数通常只考虑了轮廓线倾角，少量参数考虑了轮廓线高度的影响，缺少同时考虑两者共同作用的指标；(3)一些形貌特征的表达方式非常繁琐，而且参数的组合方式尚缺乏合理的解释。
3、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种考虑损伤范围和损伤程度的节理粗糙度量化方法和系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、本申请提供了一种考虑损伤范围和损伤程度的节理粗糙度量化方法，包括：
4、步骤s101、对标准轮廓线进行数字化处理，并获取标准轮廓线上各个采样点的坐标；
5、步骤s102、将任意标准轮廓线调整至水平位置，并根据该轮廓线上各个采样点的坐标，计算该轮廓线的迎剪侧总长度以及各个微线段的
6、步骤s103、基于迎剪侧总长度以及各个微线段的几何倾角，对临界角度与潜在损伤区域之间的关系进行拟合，并绘制出临界角度与潜在损伤区域之间的第一关系曲线；
7、步骤s104、基于迎剪侧总长度以及各个微线段的凸起高度，对临界高度与潜在损伤程度之间的关系进行拟合，并绘制出临界高度与潜在损伤程度之间的第二关系曲线；
8、步骤s105、将第一关系曲线与x轴、y轴围合的几何空间的面积定义为该轮廓线的有效角度；将第二关系曲线与x轴、y轴围合的几何空间的面积定义为该轮廓线的有效高度；
9、步骤s106、通过最小二乘法对有效角度、有效高度与节理粗糙度之间的关系进行拟合，得到考虑潜损伤范围和损伤程度的节理粗糙程度量化模型；该模型的表达式为：
10、jrc＝0.83·θ′1.14·h′0.31，
11、式中，jrc为节理粗糙度，θ′为有效角度，h′为有效高度。
12、优选地，在步骤s102之后、步骤s103之前，还包括：
13、根据各个微线段的几何倾角，获取最大几何倾角；
14、按指定的角度间隔对0到最大几何倾角的取值区间进行间隔采样，获取多个角度采样值，并将每个角度采样值作为一个临界角度。
15、优选地，步骤s103具体为：
16、基于迎剪侧总长度以及各个微线段的几何倾角，建立临界角度与潜在损伤区域之间的关系数据库；
17、对临界角度与潜在损伤区域之间的关系数据库进行统计分析，并根据统计分析的结果对临界角度与潜在损伤区域之间的关系进行拟合，得到潜在损伤区域的拟合模型；该潜在损伤区域的拟合模型的表达式如下：
18、
19、式中，表示角度引起的潜在接触长度，θ临界表示临界角度，和n表示拟合参数，exp表示以自然常数e为底的指数函数；
20、利用潜在损伤区域的拟合模型，绘制出临界角度取值从0到最大几何倾角的第一关系曲线。
21、优选地，取任一临界角度作为当前临界角度，执行以下步骤来建立当前临界角度与潜在损伤区域之间的关系：
22、搜索所有微线段中几何倾角大于当前临界角度的微线段，得到第一临界微线段集合；
23、计算第一临界微线段集合中所有微线段的长度之和，得到第一接触长度；
24、计算第一接触长度与全部微线段中倾角大于0的微线段的总长度的比值，将该比值作为当前临界角度对应的潜在损伤区域的量化指标值，并在数据库中记录当前临界角度与潜在损伤区域的量化指标值之间的对应关系；
25、遍历所有临界角度并执行上述步骤，直到数据库中所有临界角度都存在与之对应的潜在损伤区域的量化指标值时结束循环，得到临界角度与潜在损伤区域之间的关系数据库。
26、优选地，在步骤s102之后、步骤s104之前，还包括：
27、根据各个微线段的凸起高度，获取最大凸起高度；
28、按指定的高度间隔对0到最大凸起高度的取值区间进行间隔采样，获取多个高度采样值，并将每个高度采样值作为一个临界高度。
29、优选地，步骤s104具体为：
30、基于迎剪侧总长度以及各个微线段的凸起高度，建立临界高度与潜在损伤程度之间的关系数据库；
31、对临界高度与潜在损伤程度之间的关系数据库进行统计分析，并根据统计分析的结果对临界高度与潜在损伤程度之间的关系进行拟合，得到潜在损伤程度的拟合模型，该潜在损伤程度的拟合模型的表达式如下：
32、
33、式中，表示凸起高度引起的潜在接触长度，h临界表示临界高度，和m表示拟合参数；exp表示以自然常数e为底的指数函数；
34、利用潜在损伤程度的拟合模型，绘制出临界高度取值从0到最大凸起高度的第二关系曲线。
35、优选地，取任一临界高度作为当前临界高度，执行以下步骤来建立当前临界高度与潜在损伤程度之间的关系：
36、搜索所有微线段中凸起高度大于当前临界高度的微线段，得到第二临界微线段集合；
37、计算第二临界微线段集合中所有微线段的长度之和，得到第二接触长度；
38、计算第二接触长度与全部微线段中凸起高度大于0的微线段的总长度的比值，将该比值作为当前临界高度对应的潜在损伤程度的量化指标值，并在数据库中记录当前临界高度与潜在损伤程度的量化指标值之间的对应关系；
39、遍历所有临界高度并执行上述步骤，直到数据库中所有临界高度都存在与之对应的潜在损伤程度的量化指标值时结束循环，得到临界高度与潜在损伤程度之间的关系数据库。
40、优选地，所述角度间隔为0.1度。
41、优选地，所述高度间隔为0.1mm。
42、本申请实施例还提供一种考虑损伤范围和损伤程度的节理粗糙度量化系统，包括：
43、数字化单元，配置为对标准轮廓线进行数字化处理，并获取标准轮廓线上各个采样点的坐标；
44、第一计算单元，配置为将任意标准轮廓线调整至水平位置，并根据该轮廓线上各个采样点的坐标，计算该轮廓线的迎剪侧总长度以及各个微线段的几何倾角、凸起高度；其中，微线段指的是连接轮廓线上任意相邻两个采样点得到的线段；迎剪侧总长度为全部微线段中几何倾角大于0的微线段的长度总和；...
【技术保护点】
1.一种考虑损伤范围和损伤程度的节理粗糙度量化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S102之后、步骤S103之前，还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S103具体为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，取任一临界角度作为当前临界角度，执行以下步骤来建立当前临界角度与潜在损伤区域之间的关系：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S102之后、步骤S104之前，还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S104具体为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，取任一临界高度作为当前临界高度，执行以下步骤来建立当前临界高度与潜在损伤程度之间的关系：
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述角度间隔为0.1度。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述高度间隔为0.1mm。
10.一种考虑损伤范围和损伤程度的节理粗糙度量化系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种考虑损伤范围和损伤程度的节理粗糙度量化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s102之后、步骤s103之前，还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s103具体为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，取任一临界角度作为当前临界角度，执行以下步骤来建立当前临界角度与潜在损伤区域之间的关系：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s102之后、步骤s104之...
【专利技术属性】
技术研发人员：田永超，任开放，陈旭，刘泉声，唐志成，郭佳奇，黄鑫，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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