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几乎在所有岩体中都存在裂隙,精确有效的获得岩石节理裂隙的几何信息,对于岩石工程项目的成败,山体灾害的精确预测起着至关重要的作用。岩石节理粗糙度系数JRC(Joint Roughness Coefficient)是估算岩石节理抗剪强度和变形指标最重要的参数。JRC的正确确定对岩体结构面抗剪强度的计算有很大影响。本文着重通过图像处理技术对岩石节理裂隙粗糙度测量进行了研究:
首先,本文提出了一种适合于岩石裂隙类边缘提取的数字图像处理算法。通过分析破损岩石裂隙图像像素点区域特征,在经典的canny算子图像处理算法的基础上,提出了自适应加权中值滤波并结合高斯滤波针对不同区域像素进行预处理,算法能够根据裂隙类图像的区域特征自适应进行滤波,试验结果表明,本算法能够提高裂隙边缘检测的准确性,获得比较理想的边缘效果。
其次,利用提取出的岩石裂隙边缘图像求得裂隙边缘的分形维数,实现了测量的自动化;同时基于VC平台编写了盒维数简易算法,用分形几何的盒计数方法对巴顿的10条粗糙度曲线进行了计算,进一步分析了岩石节理裂隙粗糙度,建立了此种分形维数与粗糙度的新关系,为探索岩石节理裂隙的分形特征与其承受的动荷载之间的内在规律,奠定了基础。
最后,为了更精确的得到粗糙度值,本文又从信息几何参数分析了岩石节理裂隙粗糙度,并根据几何信息参数量化了粗糙度值,利用图像处理技术得到岩石节理裂隙曲线与其拟合直线的交点个数,岩石节理裂隙曲线波峰与波谷之差,岩石节理裂隙曲线的角点个数三个信息几何参数。通过大量实验证实,这三个参数与粗糙度系数JRC之间有明显的关系,用这三个参数来描述岩石节理裂隙粗糙度是一个可行的方法。在以上研究的基础上,建立了粗糙信息量化公式,得出粗糙信息量化值与粗糙度之间的关系折线图。使用已知粗糙度的节理裂隙进行验证,验证结果表明效果较好。