[发明专利]结构面粗糙度系数尺寸效应试样表征单元确定方法

摘要

一种结构面粗糙度系数尺寸效应试样表征单元确定方法，选定出露良好的典型岩体结构面作为研究对象，依据现场大尺度岩体结构面表面形态要素测量结果，根据试样尺寸与样本数计算相邻结构面粗糙度试样的重叠长度，迭代提取系列尺寸结构面试样的表面坐标信息；计算系列试样的粗糙度系数，对各尺寸样本数据的总体分布进行Weibull分布概率密度函数拟合，构建结构面粗糙度系数尺寸效应概率密度函数模型；通过每个结构面试样的粗糙度系数与代表性评价指标的相对偏差分析，搜索各尺寸条件下试样粗糙度系数表征值的最小值，确定结构面粗糙度系数表征单元。本发明有效解决结构面粗糙度系数尺寸效应研究试样选取的唯一性、保证试验结果的可重复性问题。

主权项

一种结构面粗糙度系数尺寸效应试样表征单元确定方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)选定出露良好的典型岩体结构面作为粗糙度系数尺寸效应的研究对象，判断岩体结构面潜在滑动方向，采用轮廓曲线仪定向测量尺寸效应最大研究尺寸的结构面轮廓线；(2)采用扫描仪将记录结构面轮廓线的图纸进行扫描，并转换成图片格式文本；(3)采用形态学滤波去噪、图像归一化方法，通过Matlab软件对结构面轮廓线扫描图件按灰度值进行提取，根据结构面实际测量长度与图形数字化矩阵的大小关系，自动化读取并存储全断面、等间距、高精度的结构面复杂表面数据；(4)依据现场大尺度岩体结构面表面形态要素测量结果，在整个尺寸效应研究范围内，根据试样尺寸与样本数计算相邻结构面粗糙度试样的重叠长度，迭代提取系列尺寸结构面试样的表面坐标信息，系列尺寸试样的样本数必须保持一致且满足大样本统计条件；(5)计算系列试样的粗糙度系数，记录并分类存储系列尺度结构面粗糙度系数，记录每个结构面试样粗糙度系数大小以及试样对应的起止坐标；(6)采用修正直边法或Barton直边法简明公式计算系列试样的粗糙度系数，分别绘制系列尺寸结构面粗糙度系数统计直方图，总体判断结构面粗糙度系数随试样尺寸变化的概率分布规律；(7)基于唯像学和显著性检验，分别对各尺寸样本数据的总体分布进行Weibull分布概率密度函数拟合，进而构建结构面粗糙度系数尺寸效应概率密度函数模型；(8)依据极大似然估计原理，计算系列尺度结构面粗糙度系数概率密度函数最大值，并将其作为结构面试样代表性评价指标；(9)通过每个结构面试样的粗糙度系数与代表性评价指标的相对偏差分析，即确定每个试样的粗糙度系数表征值；(10)通过搜索各尺寸条件下试样粗糙度系数表征值的最小值，即确定结构面粗糙度系数表征单元。