[发明专利]基于空间频率域的岩石裂隙粗糙度建模方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于空间频率域的岩石裂隙粗糙度建模方法及装置。所述方法包括如下步骤：步骤S1、设定空间频率分辨率及光谱指数；步骤S2、通过光谱指数以及预设的振幅算法生成振幅；步骤S3、通过预设的相位角生成算法生成相位角；步骤S4、将所述空间频率分辨率、振幅及相位角输入预设的岩石表面粗糙度表征函数，得到待生成的岩石裂隙粗糙度模型的表达式；步骤S5、根据所述岩石裂隙粗糙度模型的表达式执行可视化轮廓生成算法，得到对应的岩石裂隙粗糙度模型的可视化轮廓，通过本发明的方法能够得到具有完全随机粗糙度的表面，进而生成更接近天然岩石的岩石裂隙粗糙度模型。

技术领域

本发明涉及岩石分析实验技术领域，尤其涉及一种基于空间频率域的岩石裂隙粗糙度建模方法及装置。

背景技术

包括岩石的渗透性在内的各种岩石工程特性与地下开采及地下工程建设的安全与稳定密切相关，因此，研究裂隙岩石的工程特性对于解决因岩石状态变化引起的重大工程问题具有重要意义。

对岩石试件的进行分析试验，是目前研究岩石工程特性的主要方法之一，实际操作时，因为天然岩石裂隙情况复杂，直接从天然岩石中取样进行试验的难度及成本均很高，性价比较低，现有技术中已经有一些通过计算机建模得到岩石裂隙粗糙度模型的方法，但这些方法得到模型人工生成的痕迹较重，与真正的天然岩石在随机性上差别较大，因此，基于现有建模方法进行试验得到的结果，往往不够准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于空间频率域的岩石裂隙粗糙度建模方法及装置，能够生成更接近天然岩石的岩石裂隙粗糙度模型。

为实现上述目的，本发明首先提供一种基于空间频率域的岩石裂隙粗糙度建模方法，包括如下步骤：

步骤S1、设定空间频率分辨率及光谱指数；

步骤S2、通过光谱指数以及预设的振幅算法生成振幅；

步骤S3、通过预设的相位角生成算法生成相位角；

步骤S4、将所述空间频率分辨率、振幅及相位角输入预设的岩石表面粗糙度表征函数，得到待生成的岩石裂隙粗糙度模型的表达式；

步骤S5、根据所述岩石裂隙粗糙度模型的表达式执行可视化轮廓生成算法，得到对应的岩石裂隙粗糙度模型的可视化轮廓。

可选地，所述岩石裂隙粗糙度模型的可视化轮廓为三维轮廓。

可选地，所述步骤S2中，所述预设的振幅算法为：

A_mn＝a(m,n)

a(m,n)＝g(m,n)h(m,n)

其中，A_mn为振幅，a(m,n)为振幅函数，g(m,n)为预设的高斯分布的随机函数，h(m,n)为频率函数，m和n为空间频率，b为光谱指数。

可选地，所述步骤S3中，所述预设的相位角生成算法为：

其中，为相位角，u(m,n)为一个在0到π或-π/2到π/2区间内均匀分布的随机函数，m和n为空间频率。

可选地，所述步骤S4中，所述岩石表面粗糙度表征函数为：

其中，x和y为空间坐标，m和n为空间频率，a(m，n)是为振幅函数，为相位角，M和N为空间频率分辨率。

可选地，所述岩石裂隙粗糙度模型的可视化轮廓为二维轮廓。

可选地，所述步骤S2中，所述预设的振幅算法为：

A_m＝a(m)