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专利号: 2019107104254
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法,其特征在于,步骤包括:

步骤A.制作岩石试件,并在岩石力学试验机上加载岩石试件,试件内形成贯穿裂隙,然后清除岩石试件表面碎屑;

步骤B.通过扫描仪对粗糙裂隙表面进行扫描,获得粗糙裂隙表面的数字图像;

步骤C.处理所述数字图像,包括去除噪声处理和阀值分割处理;

步骤D.对处理后的数字图像RGB值进行归一化处理,获得数字图像表面的归一化矩阵,建立空间坐标系,测量坐标系原点的起伏高度,获取图像数字矩阵还原比例;

步骤E.计算得到数字还原矩阵,包括用所述还原比例乘以所述归一化矩阵;

步骤F.利用数字还原矩阵和基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成试验系统,完成粗糙面裂隙的模拟,还原完整的空间裂隙。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法,其特征在于,所述岩石试件包括长方体试件、正方体试件和圆柱形试件,所述岩石力学试验机包括单轴加载试验机和三轴加载试验机;岩石试件表面的碎屑使用干燥的毛刷清理;所述扫描仪为激光扫描仪或CT扫描仪,所述数字图像为位图或向量图。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法,其特征在于,所述空间坐标系的建立选取裂隙面上的确定点作为原点。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法,其特征在于,所述归一化处理包括对亮度值I进行归一化处理,区分岩体表面裂隙是下凹还是上凸;当以岩石表面下凹最低点为水平面,则数字图像的I值均大于0。

5.根据权利要求4所述的一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法,其特征在于,所述原点的I值为hm(x),选取岩体表面裂隙下凹最低点所在平面为基准面,实测原点与基准面之间的高程值hs(x),获取还原比例因子。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法,其特征在于,所述基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成试验系统,包括壳体、立柱、伸缩油缸阵列、控制系统和液压回路,所述壳体包括上壳体和下壳体,所述立柱连接上壳体和下壳体,所述伸缩油缸阵列包括上部伸缩油缸组和下部伸缩油缸组,上部伸缩油缸组和下部伸缩油缸组均设置有多个紧密排列的伸缩油缸,所述控制系统控制液压回路工作,所述液压回路控制伸缩油缸的伸缩。

7.根据权利要求7所述的一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法,其特征在于,所述上壳体和下壳体的边缘设置有多个立柱,所述立柱为伸缩结构,立柱同时伸缩调整上壳体和下壳体之间的距离。

8.根据权利要求7所述的一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法,其特征在于,所述上部伸缩油缸组和下部伸缩油缸组的边缘设置有挡板,并且上部伸缩油缸组和下部伸缩油缸组的伸缩油缸相对布置并相互配合;所述伸缩油缸的截面为矩形。

9.根据权利要求7或8所述的一种基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成方法,其特征在于,所述粗糙面裂隙的模拟包括上部粗糙面裂隙的模拟和下部粗糙面裂隙的模拟;

具体是,下部粗糙面裂隙的模拟中,先获取下部粗糙面裂隙的数字还原矩阵记为[A],对[A]进行归一化处理得到 通过Matlab确定出 中一个最小值点和一个最大值点的坐标位置,确定下部裂隙的基准面与岩石试件底面的距离h1,同时确定最小值点和最大值点相对于基准面的高度分别记为ξ1和ξ2,得到下部粗糙面裂隙表面任意一点的在坐标系中的位态函数:上部粗糙面裂隙的模拟中,先获取下部粗糙面裂隙的数字还原矩阵记为[B],对[B]进行归一化处理得到 通过Matlab确定出 中一个最小值点和一个最大值点的坐标位置,确定上部裂隙的基准面与岩石试件底面的距离h2,同时确定最小值点和最大值点相对于基准面的高度分别记为η1和η2,得到上部粗糙面裂隙表面任意一点的在坐标系中的位态函数:将下部粗糙面裂隙和上部粗糙面裂隙合并,在岩石试件底面选定原点建立新的空间坐标系,则裂隙开度空间分布函数ω(x)为:将数字还原矩阵通过控制系统的电脑输入,基于数字图像技术的粗糙面裂隙生成试验系统还原完整的空间裂隙,得到裂隙空间分布模型;

所述裂隙空间分布模型应用于粗糙面裂隙岩体渗流模拟试验。

10.一种用于粗糙面裂隙生成方法的试验系统,其特征在于,包括壳体、立柱、伸缩油缸阵列、控制系统和液压回路,所述壳体包括上壳体和下壳体,所述立柱连接上壳体和下壳体,所述伸缩油缸阵列包括上部伸缩油缸组和下部伸缩油缸组,上部伸缩油缸组和下部伸缩油缸组均设置有多个紧密排列的伸缩油缸,所述控制系统控制液压回路工作,所述液压回路控制伸缩油缸的伸缩。