[发明专利]岩体结构面粗糙度尺寸效应中轮廓线采样精度确定方法

摘要

一种结构面粗糙度尺寸效应研究中轮廓线采样精度确定方法，包括以下步骤：(1)提取系列尺寸结构面轮廓线坐标数据；(2)采用傅里叶级数对结构面轮廓线进行逼近；(3)计算不同阶次条件下的近似拟合值；(4)设置傅里叶级数逼近的阈值；(5)计算不同阶次条件下，傅里叶级数拟合值与结构面实测值的均方差；(6)计算系列尺寸结构面轮廓曲线的傅里叶级数的最低阶次；(7)分析最低阶次平均值与结构面长度的关系；(8)依据傅里叶级数的频率关系，得到最大采样间距；(9)推测给定尺寸L的结构面轮廓线的建议采样精度。本发明能定量确定不同尺寸条件下结构面轮廓线采样精度。

主权项

一种结构面粗糙度尺寸效应研究中轮廓线采样精度确定方法，其特征在于：所述确定方法包括以下步骤：(1)选定所需要分析的天然结构面，等间距布置大尺寸结构面测线，然后采用三维激光扫描仪进行测量，并提取各条结构面轮廓线上的坐标数据；(2)对获得的大尺寸结构面进行分割，以轮廓线左端作为起点，提取不同尺寸条件下的轮廓曲线；(3)采用傅里叶级数对不同尺寸条件下的结构面轮廓线上各点坐标进行逼近,y(x)=a0+Σn=1∞[ancos(2nπLx)+bnsin(2nπLx)]]]>其中，L为结构面测线长度，y是结构面轮廓线上各点的高度，x是轮廓线上各点的水平坐标，a0、an与bn为傅里叶级数的系数，n为阶次；(4)不断调整n的大小，计算不同阶次条件下傅里叶级数的近似拟合值(5)在结构面轮廓线纵坐标最大值与最小值之间作一条水平直线，该水平线将结构面轮廓线划分为水平线以上部分和水平线以下部分，不断调整水平线的位置，直至水平线上下两部分曲线面积相等；计算结构面轮廓线上各点到该水平线的距离的均方差；(6)设置傅里叶级数逼近值与结构面轮廓线的拟合系数，将轮廓线上各点到水平线距离的均方差乘以拟合系数作为傅里叶级数逼近的阈值；(7)按如下公式，分别计算不同阶次条件下相同水平坐标条件下傅里叶级数的近似拟合值与实测结构面轮廓线坐标Yi的均方差：En=1mΣi=1m((Y^i)n-(Yi)n)2]]>其中，i为结构面轮廓线上坐标点编号；m为结构面轮廓线上的坐标点总数；(8)分析En随阶次n增大的变化规律，判断傅里叶级数逼近的阈值的大小关系；当阶次n增大到临界值时，En小于傅里叶级数逼近的阈值，此时阶次n为傅里叶级数逼近所要求的最低阶次；(9)计算得到每条大尺寸结构面轮廓曲线在各个尺寸条件下傅里叶级数的最低阶次；(10)分析得到各个尺寸条件下傅里叶级数的最低阶次平均值与结构面轮廓曲线长度的关系f(L)；(11)依据傅里叶级数的频率关系，得到最大采样间距的表达式：SImax=L3f(L)]]>(12)根据尺寸效应研究中结构面轮廓线尺寸L，推测建议采样精度。