【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构面剪切潜在损伤研究，具体涉及一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法。
技术介绍
1、岩体工程中的内部缺陷主要包括结构面以及岩块内部的微裂隙和孔隙，其中结构面是控制岩体力学特性的关键因素，实际工程中常见岩体沿着结构面发生剪切破坏(即结构面剪切型灾害)，比如低应力下岩体边坡失稳滑移、坝基滑移等静力灾害和高应力下结构面滑移型岩爆、断层滑移型地震等动力冲击灾害。因此，结构面的剪切力学性质被视为影响岩体稳定性的关键因素。结构面的剪切强度和损伤程度分别是剪切力学性质在力学和形貌领域的重要标志，两者相互依存、紧密联系。结构面的剪切强度获得充分研究，而结构面表面损伤程度相关研究较少。为了正确认识岩体结构面的剪切力学性质，进而确保岩体工程(水利水电、煤矿、高放废物处置等)的安全稳定，有必要提出结构面潜在损伤程度的量化方法。
2、现阶段，关于结构面剪切的损伤程度的研究手段，主要是在结构面剪切后，获取结构面表面的图形，通过图形识别技术对剪切的划痕进行分析，该方法只能在结构面剪切后，损伤发生后对结构面的损伤程度进行识别量化，且识别的是结构面的剪切划痕，这种方法是二维处理方法，不能体现结构面的损伤在三维空间的情况，且分析结果受光照，图像处理阈值等因素的显著影响。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，所采用的技术方案具体如下：
2、本专利技术一个实施例提供了一种基于微凸体磨损体
3、对于任一三角形单元，获取其剪切方向矢量、所述三角形单元外法线在剪切平面的投影矢量和所述三角形单元的几何倾角；
4、利用所述剪切方向矢量和投影矢量计算所述三角形单元对应的第一角度；
5、基于所述第一角度和所述三角形单元的几何倾角计算所述三角形单元的视倾角度；
6、根据所述三角形单元的三个端点的坐标获取所述三角形单元的凸起高度；
7、根据所有三角形单元的视倾角度和凸起高度筛选出潜在损伤三角形单元；
8、将所述潜在损伤三角形单元的视倾角度降低设定角度，得到第一变形损伤三角形单元；
9、将所述第一变形损伤三角形单元的凸起高度降低设定距离，得到第二变形损伤三角形单元；
10、基于所述潜在损伤三角形单元和其对应的第二变形损伤三角形单元计算潜在损伤体积；
11、各潜在损伤三角形单元对应的潜在损伤体积的和为潜在损伤程度。
12、优选地，三角形单元对应的第一角度为：
13、
14、其中，α表示第一角度；cos-1表示余弦函数的反函数；表示剪切方向矢量；表示三角形单元外法线在剪切平面的投影矢量。
15、优选地，视倾角度为：
16、θ*＝tan-1(-tan(θ)·cos(α))，
17、其中，θ*表示视倾角度；tan-1表示正切函数的反函数；α表示第一角度；θ表示三角形单元的几何倾角。
18、优选地，根据所述三角形单元的三个端点的坐标获取所述三角形单元的凸起高度，包括：
19、获取所述三角形单元的三个端点的z轴坐标的和的绝对值，并求取均值，获得凸起高度。
20、优选地，根据所有三角形单元的视倾角度和凸起高度筛选出潜在损伤三角形单元，包括：
21、获得所有三角形单元的视倾角度和凸起高度筛的最大视倾角度和最大凸起高度；基于所述最大视倾角度和最大凸起高度分别获取视倾角度临界值和凸起高度临界值；视倾角度大于或等于所述视倾角度临界值且凸起高度大于或等于所述凸起高度临界值的三角形单元为潜在损伤三角形单元。
22、优选地，将所述潜在损伤三角形单元的视倾角度降低设定角度，得到第一变形损伤三角形单元，包括：
23、保证所述潜在损伤三角形单元的底边两端点不变，改变z轴方向上的端点，直至潜在损伤三角形单元的视倾角度降低幅度达到设定角度，得到第一变形损伤三角形单元；基于所述潜在损伤三角形单元的视倾角度和视倾角度临界值计算获取设定角度。
24、优选地，将所述第一变形损伤三角形单元的凸起高度降低设定距离，得到第二变形损伤三角形单元，包括：
25、将所述第一变形损伤三角形单元的三个端点进行等距离降低，当降低距离达到设定距离，得到第二变形损伤三角形单元；基于所述潜在损伤三角形单元的凸起高度和凸起高度临界值计算获取设定距离。
26、优选地，基于所述潜在损伤三角形单元和其对应的第二变形损伤三角形单元计算潜在损伤体积，包括：
27、所述潜在损伤三角形单元和其对应的第二变形损伤三角形单元组成五面体，计算五面体的体积，得到潜在损伤体积。
28、本专利技术实施例至少具有如下有益效果：本专利技术基于对岩石结构面的三维激光扫描获取其点云数据，获取其三维曲面，可以在三维空间内对结构面进行分析，更加全面的体现剪切过程中结构面损伤的变化情况，且将其分为三角形单元更加便于后续对于潜在的结构面的损伤进行分析；进一步的，在获取了结构面对应的剪切方向矢量，外法线在剪切平面的投影矢量和三角形单元的几何倾角后，获取其三角形单元的视倾角度和凸起高度，其中三角形单元的视倾角度和凸起高度过大的三角形单元存在发生潜在损伤的危险，根据此特征可以筛选出视倾角度过大或凸起高度过大的三角形单元，能够准确的描述剪切过程中结构面的潜在损伤，同时针对于筛选出的潜在损伤三角形单元，进行两次变化，分别得到第一变形损伤三角形单元和第二变形损伤三角形单元，可以模拟其剪切过程中，结构面损伤的变化，计算第二变形损伤三角形单元和对应的三角形单元组成的多面体的体积，表示剪切过程中，损伤的程度；本专利技术能够在三维空间内，准确的描述结构面剪切过程中结构面的变化，进而准确的获取潜在的损伤程度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述三角形单元对应的第一角度为：
3.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述视倾角度为：
4.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述根据所述三角形单元的三个端点的坐标获取所述三角形单元的凸起高度，包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述根据所有三角形单元的视倾角度和凸起高度筛选出潜在损伤三角形单元，包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述将所述潜在损伤三角形单元的视倾角度降低设定角度，得到第一变形损伤三角形单元，包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述将所述第一变形损
8.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述基于所述潜在损伤三角形单元和其对应的第二变形损伤三角形单元计算潜在损伤体积，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述三角形单元对应的第一角度为：
3.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述视倾角度为：
4.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述根据所述三角形单元的三个端点的坐标获取所述三角形单元的凸起高度，包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于微凸体磨损体积的结构面潜在损伤程度量化方法，其特征在于，所述根据所有三角...
【专利技术属性】
技术研发人员：田永超，任开放，何璠，陈旭，张军，于建新，姬中民，郭佳奇，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。