【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩体工程，尤其涉及一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法。
技术介绍
1、柱状节理构造是常见于火山熔岩中的一种呈规则柱状形态的原生张性破裂构造，多见于玄武岩中。柱状节理岩体柱体细长，岩石质脆，呈柱状镶嵌、柱状破碎结构，柱面形状多呈五边形及六边形；柱状节理密集发育，包括柱体间的柱状节理面、柱体内发育不规则的纵向(平行柱体)与横向(垂直柱体)微裂隙，以及缓倾角结构面，因此具有显著的各向异性特性。柱状节理岩体完整性较差，试验试块进行现场采集、搬运、制备困难，且现场试验费用昂贵，试验种类单一、试验过程相对粗糙及受周围环境及人为因素影响偏大，因此目前多采用相似材料物理模型及数值模拟方法对柱状节理岩体展开研究，但采用以上两种方法均需要建立柱状节理岩体网络模型作为基础。
2、目前大多柱状节理岩体网络模型采用规则四棱柱、六棱柱此类横截面的规则模型，虽然可以将不规则几何形状的柱状节理岩体大大简化，但在实际应用中用该方法得到的模型精度较低，与工程现场的柱状节理岩体勘察数据与力学特性有较大的差距，故而无法真实反映实际工程中复杂岩体的力学特性与破坏模式；另一方面，目前对柱状节理岩体进行精细化建模的方法普遍需要大量现场柱状节理岩样作为建模依据，并且效率较低，难以通过一组节理参数生成多种柱状节理岩体网络模型。因此，亟需一种样本需求量小且能够大量生成贴近现场岩体节理结构相近的柱状节理岩体网络模型建立方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于三维扫描
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，包括：
3、获取柱状节理岩样的横纵断面结构图；
4、基于所述横纵断面结构图，获取岩体断面节理截面参数和分区的分布情况；
5、基于所述岩体断面节理截面参数，获取标准六边形蜂巢状网络模型；
6、根据所述岩体断面节理截面参数和分区分布情况，对所述标准六边形蜂巢状网络模型的若干质心进行随机偏移，以偏移后的质心作为种子点生成voronoi图，重构柱状节理网络二维模型；
7、判断所述voronoi图中的节理特征是否在误差范围内，根据判断结果，建立不规则柱状节理网络三维模型，完成不规则柱状节理岩体的重构。
8、可选的，所述横纵断面结构图包括：柱状节理岩体的水平图像、竖直图像、柱间节理面图像和隐节理图像的一种或几种。
9、可选的，所述岩体断面节理截面参数包括：柱状节理岩体的平均边长、厚度、倾向、倾角、节理密度、变异系数、相对误差、空间相对位置和各类型多边形比例情况。
10、可选的，所述分区包括：节理裂隙发育区、过渡区和无损区。
11、可选的，获取所述标准六边形蜂巢状网络模型包括：
12、基于所述岩体断面节理截面参数，确定生成范围边界，在所述范围边界内的平面区域确定种子点个数，并生成所述标准六边形蜂巢状网络模型。
13、可选的，生成所述voronoi图包括：建立随机函数，令种子点发生随机偏移，根据偏移后的所述种子点生成所述voronoi图。
14、可选的，判断所述voronoi图中的节理特征是否在误差范围内包括：
15、判断种子点分布是否在所述节理密度误差允许范围，若否，则重新获取所述voronoi图，否则，计算不同边数多边形的百分比和平均边长；
16、判断所述不同边数多边形的百分比和平均边长是否在误差允许范围，若否，则重新获取所述voronoi图，否则，计算柱状节理变异系数；
17、判断所述柱状节理变异系数是否在误差允许范围内，若否，则重新获取所述voronoi图，若是，则获取判断结果。
18、可选的，建立所述不规则柱状节理网络三维模型包括：根据柱状节理岩体的倾向和倾角，对所述柱状节理网络二维模型中的多边形组合进行拉伸，获取所述不规则柱状节理网络三维模型。
19、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
20、本专利技术利用三维扫描技术和多种计算软件随机生成大量不同柱体形态、尺寸以及节理面分布规律的不规则柱状节理网络模型。通过三维扫描技术能够快速、完整地获取现场柱状节理岩体断面节理裂隙的形貌信息，作为网络模型重构的数据基础，并通过多种软件利用统计信息和随机种子点对柱状节理分布重构，建立大量由众多不规则多边形组合而成的不规则柱状节理网络模型，满足模拟及试验所需的模型形态及数量需求。本专利技术解决了目前需大量现场柱状节理岩样作为模型依据建立模型的问题，仅利用少量的样本，基于统计信息和随机种子点便能生成大量模型，且由本方法生成的模型贴近现场实际，简单高效，为重构柱状节理岩体网络模型提供了新方法。
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1.一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，所述横纵断面结构图包括：柱状节理岩体的水平图像、竖直图像、柱间节理面图像和隐节理图像的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，所述岩体断面节理截面参数包括：柱状节理岩体的平均边长、厚度、倾向、倾角、节理密度、变异系数、空间相对位置和各类型多边形比例情况的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，所述分区包括：节理裂隙发育区、过渡区和无损区。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，获取所述标准六边形蜂巢状网络模型包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，生成所述Voronoi图包括：建立随机函数，对所述标准六边形蜂巢网络模型的若干质心进行随机偏移，以偏
7.根据权利要求3所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，判断所述Voronoi图中的节理特征是否在误差范围内包括：
8.根据权利要求3所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，建立所述不规则柱状节理网络三维模型包括：根据柱状节理岩体的倾向和倾角，对所述柱状节理网络二维模型中的多边形组合进行拉伸，获取所述不规则柱状节理网络三维模型。
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，所述横纵断面结构图包括：柱状节理岩体的水平图像、竖直图像、柱间节理面图像和隐节理图像的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，所述岩体断面节理截面参数包括：柱状节理岩体的平均边长、厚度、倾向、倾角、节理密度、变异系数、空间相对位置和各类型多边形比例情况的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩体随机重构方法，其特征在于，所述分区包括：节理裂隙发育区、过渡区和无损区。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描的不规则柱状节理岩...
【专利技术属性】
技术研发人员：张俊艇，冯健鹏，陈祎，李树忱，袁超，周慧颖，王俊玉，杨勋，
申请(专利权)人：山东东方路桥建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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