[發(fā)明專利]基于多元回歸分析的工程巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011182987.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN112577450B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜時(shí)貴;雍睿;羅戰(zhàn)友;王昌碩;林杭;章子華;劉文連;楊小聰;李澤;夏才初;鄭榮躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/30
• 分類號(hào): G01B11/30;G01B11/24
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種基于多元回歸分析的工程巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)確定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)開展露天礦山邊坡穩(wěn)定性分級(jí)分析，確定邊坡潛在破壞模式，確定潛在滑移面，找準(zhǔn)潛在滑移面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面；

(2)調(diào)查潛在滑移面所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面，搜索大面積暴露的結(jié)構(gòu)面，采用手持式三維激光掃描儀獲取結(jié)構(gòu)面表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

(3)依據(jù)分級(jí)分析結(jié)果，判斷邊坡潛在滑移方向，基于結(jié)構(gòu)面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，沿潛在滑移方向提取大尺度結(jié)構(gòu)面輪廓曲線；

(4)采用全域搜索方法獲取每條輪廓曲線不同尺寸下粗糙度系數(shù)，開展第一層次的統(tǒng)計(jì)分析，即對(duì)全域搜索方法獲得的每條輪廓曲線不同尺寸條件下粗糙度系數(shù)計(jì)算結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，分別獲得不同尺寸條件下每條輪廓曲線粗糙度系數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值；

(5)依據(jù)獲得的每條輪廓曲線粗糙度系數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值，按下式計(jì)算系列尺寸結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)分形維數(shù)D_n實(shí)測(cè)值：

其中，JRC₁₀為結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L₁₀＝10cm下的粗糙度系數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值；JRC_n為結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度為L(zhǎng)_n時(shí)所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值；

(6)匯總所有測(cè)量輪廓曲線的系列尺寸粗糙度系數(shù)分形維數(shù)，開展第二層次的統(tǒng)計(jì)分析，即對(duì)每個(gè)尺寸條件下所有輪廓曲線的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而獲取結(jié)構(gòu)面各尺寸粗糙度系數(shù)分形維數(shù)的平均值與試樣尺寸的關(guān)系，反映各尺寸粗糙度系數(shù)分形維數(shù)隨試樣尺寸變化的總體趨勢(shì)，并用如下矩陣表達(dá)：

為所有輪廓曲線尺寸，即結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L₂₀＝20cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；為所有輪廓曲線尺寸，即結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L₃₀＝30cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；為所有輪廓曲線尺寸，即結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L_10(n-1)＝(n-1)×10cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；為所有輪廓曲線尺寸，即結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L_10n＝n×10cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；

(7)依據(jù)匯總的輪廓曲線系列尺寸粗糙度系數(shù)分形維數(shù)與試樣尺寸的關(guān)系，繪制系列尺寸粗糙度系數(shù)分形維數(shù)與試樣尺寸的關(guān)系散點(diǎn)圖，選取接近系列尺寸粗糙度系數(shù)分形維數(shù)隨試樣尺寸變化規(guī)律的上限和下限兩條輪廓曲線，即輪廓曲線M和輪廓曲線N的各尺寸粗糙度系數(shù)分形維數(shù)分別用矩陣表達(dá)如下：

為輪廓曲線M所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L₂₀＝20cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；為輪廓曲線M所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L₃₀＝30cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；為輪廓曲線M所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L_10(n-1)＝(n-1)×10cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；為輪廓曲線M所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L_10n＝n×10cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；

為輪廓曲線N所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L₂₀＝220cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；為輪廓曲線N所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L₃₀＝30cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；為輪廓曲線N所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L_10(n-1)＝(n-1)×10cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；為輪廓曲線N所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度L_10n＝n×10cm試樣所對(duì)應(yīng)的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)；

(8)分別以矩陣A₀、A_M、A_N的第一行所有元素，即自變量x與第二行對(duì)應(yīng)列的所有元素，即因變量y采用如下模型進(jìn)行擬合：

y＝f_Iln(x)+f_Ⅱx+f_Ⅲ

式中f_I、f_Ⅱ、f_Ⅲ為擬合系數(shù)，共獲得3組不同的f_I、f_Ⅱ、f_Ⅲ；

(9)構(gòu)建擬合系數(shù)f_I、f_Ⅱ、f_Ⅲ與結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度為20cm、30cm、40cm結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)分形維數(shù)D₂₀、D₃₀、D₄₀的三元一次方程組：

提取A₀中A_M中A_N中結(jié)合獲得的3組f_I、f_Ⅱ、f_Ⅲ，求解獲得三元一次方程組的系數(shù)A_I、A_Ⅱ、A_Ⅲ、B_I、B_Ⅱ、B_Ⅲ、C_I、C_Ⅱ、C_Ⅲ；

(10)依據(jù)上述步驟獲得粗糙度系數(shù)尺寸效應(yīng)分形維數(shù)D_n的多元回歸預(yù)測(cè)模型：

D_n(L,D₂₀,D₃₀,D₄₀)＝f_Iln(L)+f_ⅡL+f_Ⅲ

(11)采用結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)定向統(tǒng)計(jì)測(cè)量方法，獲得潛在滑移面上長(zhǎng)度為40cm的輪廓曲線，依據(jù)步驟(4)、(5)獲得待測(cè)潛在滑移面20cm、30cm、40cm尺寸粗糙度系數(shù)分形維數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均值D₂₀、D₃₀、D₄₀；

將潛在滑移面實(shí)際長(zhǎng)度K，以及步驟(11)獲得的粗糙度系數(shù)分形維數(shù)D₂₀、D₃₀、D₄₀即求得長(zhǎng)度K所對(duì)應(yīng)的潛在滑移面粗糙度系數(shù)分形維數(shù)D_k，將之帶入如下JRC尺寸效應(yīng)分形模型，即獲得長(zhǎng)度K所對(duì)應(yīng)的潛在滑移面粗糙度系數(shù)JRC_k，