[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字圖像技術(shù)的巖石強(qiáng)度的均質(zhì)度識別方法

有效

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• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN110487794B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓連生;房洪亮;盧曉輝;范廣海;雷洪才;程關(guān)文
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N1/32
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 顏偉

本發(fā)明涉及一種基于數(shù)字圖像技術(shù)的巖石均質(zhì)度識別方法，其特征在于，包括試樣制作與圖像采集，通過對巖石表面圖像的拍攝，獲取巖石表面顏色信息，利用顏色的分布特征求解顏色均質(zhì)度，并擬合得出顏色均質(zhì)度與強(qiáng)度均質(zhì)度間的函數(shù)關(guān)系，并利用該函數(shù)關(guān)系求解巖石強(qiáng)度均質(zhì)度。該方法建立了巖石表面顏色均質(zhì)度與巖石強(qiáng)度均質(zhì)度之間的擬合關(guān)系，基于圖像識別技術(shù)可方便地計(jì)算得出同類型、同批次巖石試樣的強(qiáng)度均質(zhì)度。可避免采用室內(nèi)基本力學(xué)試驗(yàn)測試方法所帶來的操作復(fù)雜性，以及有效的降低強(qiáng)度均質(zhì)度的計(jì)算誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)字圖像技術(shù)的巖石強(qiáng)度的均質(zhì)度識別方法。

背景技術(shù)

均質(zhì)度是描述巖石材料內(nèi)部均勻程度的重要參數(shù)，對巖石的破裂過程及力學(xué)參數(shù)等方面均有顯著影響，也是考慮巖石非均質(zhì)性數(shù)值模擬計(jì)算需要確定的重要參數(shù)之一。基于巖石介質(zhì)微元體強(qiáng)度服從Weibull隨機(jī)分布的假設(shè)，許多學(xué)者提出了均質(zhì)度的計(jì)算方法。徐濤等基于巖石應(yīng)變強(qiáng)度理論，推導(dǎo)出利用單軸壓縮全應(yīng)力應(yīng)變曲線的峰值點(diǎn)確定均質(zhì)度計(jì)算公式，楊圣奇等在此基礎(chǔ)之上引入損傷比例系數(shù)，計(jì)算了大理巖的均質(zhì)度。曹文貴基于現(xiàn)有巖石損傷軟化統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型研究，通過引進(jìn)Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則和巖石應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)糖€峰值應(yīng)變與圍壓的關(guān)系建立起特定圍壓下均質(zhì)度與圍壓的解析表達(dá)式。羅榮等將巖石細(xì)觀單元隨機(jī)參數(shù)的變異系數(shù)定義為巖石均質(zhì)度，并推導(dǎo)了計(jì)算方法。這些研究成果促進(jìn)了巖石損傷軟化統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型本身的完善，加深了人們對均質(zhì)度的認(rèn)識，但是這些方法都是通過間接手段測量巖石強(qiáng)度的均質(zhì)度。到目前為止依然沒有直接測量巖石的均質(zhì)度的有效手段。

巖石是由成巖礦物膠結(jié)而成，在膠結(jié)過程中，可能出現(xiàn)一些微裂紋和缺陷。巖石膠結(jié)礦物的不同和巖石內(nèi)部的微裂紋、缺陷的存在是造成巖石非均質(zhì)性的最主要原因。在對巖石照片進(jìn)行分析時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)巖石不同的膠結(jié)礦物和巖石內(nèi)部的微裂紋、缺陷對應(yīng)著不同的顏色特征，并且不同的膠結(jié)礦物對應(yīng)著不同的強(qiáng)度，因此基于數(shù)字圖像技術(shù)的巖石均質(zhì)度識別是可行的。基于以上推論，通過巖石表面的數(shù)字圖像獲取巖石表面顏色信息，利用顏色的分布特征求解顏色均質(zhì)度，并擬合得出顏色均質(zhì)度與強(qiáng)度均質(zhì)度間的函數(shù)關(guān)系，利用該函數(shù)關(guān)系即可達(dá)到基于數(shù)字圖像技術(shù)識別巖石強(qiáng)度均質(zhì)度的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)字圖像技術(shù)的巖石強(qiáng)度的均質(zhì)度識別方法，通過巖石表面的數(shù)字圖像獲取巖石表面顏色信息，利用顏色的分布特征求解顏色均質(zhì)度，并擬合其與強(qiáng)度均質(zhì)度間的函數(shù)關(guān)系，用該函數(shù)關(guān)系即可達(dá)到基于數(shù)字圖像技術(shù)識別巖石強(qiáng)度均質(zhì)度的目的。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種基于數(shù)字圖像技術(shù)的巖石均質(zhì)度識別方法，包括試樣制作與圖像采集，通過對巖石表面圖像的拍攝，獲取巖石表面顏色信息，利用顏色的分布特征求解顏色均質(zhì)度，并擬合得出顏色均質(zhì)度與強(qiáng)度均質(zhì)度間的函數(shù)關(guān)系，并利用該函數(shù)關(guān)系求解巖石強(qiáng)度均質(zhì)度，具體步驟如下：

步驟一：試樣制作與圖像采集，用于建立巖石圖像顏色信息數(shù)據(jù)庫；

步驟二：采用圖像離散矩陣函數(shù)對巖石試件圖像顏色信息進(jìn)行提取；

步驟三：通過擬合獲取試件圖像顏色均質(zhì)度m；

步驟四：擬合顏色均質(zhì)度與強(qiáng)度均質(zhì)度的函數(shù)關(guān)系，通過擬合關(guān)系函數(shù)，即可在已知巖石表面顏色均質(zhì)度的情況下，求解任一同類巖石試件的強(qiáng)度均質(zhì)度 m'。

進(jìn)一步地，所述的步驟一：試樣制作與圖像采集包括下列步驟：

1.1采用鉆孔取芯的方式獲取所需識別巖石的深部巖石試樣，將現(xiàn)場鉆取的巖芯表面呈螺紋狀凹凸不平，巖芯也長短不一，上下表面不平整的巖芯進(jìn)行二次加工，加工成長度一致的圓柱體試樣，同時(shí)采用砂紙將試樣表面打磨平整；

1.2二次加工后的圓柱體試樣，采用多角度、同亮度平移拍攝，并將拍攝的多張圖像拼接成一張包含有許多像素的圖像，作為下一步顏色信息提取所用圖像。