[發(fā)明專利]一種巖石結(jié)構(gòu)面實驗室合理尺寸確定的分形維數(shù)分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710453575.2
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107239629B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳世江;楊志東;郭國瀟
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 宋平

1.一種巖石結(jié)構(gòu)面實驗室內(nèi)合理尺寸確定的分形維數(shù)分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據(jù)需要按照不同尺寸劃分方案，將結(jié)構(gòu)面劃分為大小不同的區(qū)域；

計算各區(qū)域結(jié)構(gòu)面的分形維數(shù)值；

研究大小不同結(jié)構(gòu)面分形維數(shù)的變化規(guī)律，給出各尺寸劃分方案下結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式，用對數(shù)函數(shù)關(guān)系表示，所述的a、b分別為系數(shù)，D是分形維數(shù)，L₀為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面邊長，L₀＝32mm，L為所計算結(jié)構(gòu)面的邊長，LL₀；

比較各方案結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)函數(shù)關(guān)系式，以系數(shù)a的絕對值最大的函數(shù)關(guān)系式作為確定實驗室內(nèi)巖石結(jié)構(gòu)面合理尺寸的計算依據(jù)；

當函數(shù)曲線某一點斜率傾角等于K°時，將該點值作為結(jié)構(gòu)面的合理臨界尺寸，亦即求解時，L的值，所述的K是評判指標，通過在實驗室比較兩塊巖石結(jié)構(gòu)面的力學性能，驗證后進行確定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石結(jié)構(gòu)面實驗室內(nèi)合理尺寸確定的分形維數(shù)分析方法，其特征在于，所述的計算各區(qū)域結(jié)構(gòu)面的分形維數(shù)值的步驟為：

(1)獲取巖石結(jié)構(gòu)面的三維形貌數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)面各點的高度信息，所述高度信息是指該點與結(jié)構(gòu)面內(nèi)最低點的落差；

(2)尺度變量δ分別取值重復(fù)進行步驟(3)至(4)；

(3)將結(jié)構(gòu)面劃分成δ^-1×δ^-1個小網(wǎng)格，采用函數(shù)rand()生成隨機數(shù)，判斷所生成隨機數(shù)的奇偶性，根據(jù)隨機數(shù)的奇偶性選擇小網(wǎng)格中三角形的不同劃分方案，按照海倫公式計算每個小網(wǎng)格的面積A_i(δ)，其中i＝1,2,…,δ^-1×δ^-1，進而計算結(jié)構(gòu)面的總面積

(4)計算點對{ln(A_T(δ)/A_T0)，ln(δ)}，其中A_T0表示結(jié)構(gòu)面的直觀面積，即投影面積，用結(jié)構(gòu)面邊長乘以邊長來計算；

(5)按照最小二乘法分別對不同尺度變量δ下的{ln(A_T(δ)/A_T0)，ln(δ)}的數(shù)據(jù)點對進行擬合，其斜率記為β，則結(jié)構(gòu)面的分形維數(shù)為2-β；

(6)重復(fù)上述(2)至(5)步，直至達到抽樣次數(shù)要求，將抽樣數(shù)據(jù)置入數(shù)據(jù)處理軟件EXCEL中，利用函數(shù)NORMDIST求解累積概率值，通過累積概率值判定抽樣結(jié)果是否滿足3σ法則，若滿足，則給出結(jié)構(gòu)面的分形維數(shù)的概率密度分布函數(shù)，并將此抽樣結(jié)果的均值作為所研究結(jié)構(gòu)面的分形維數(shù)的精準計算值。