一种结构面轮廓线采样精度的确定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106441155A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610998579.4(22)申请日2016.11.14(71)申请人绍兴文理学院地址312000浙江省绍兴市越城区环城西路508号(72)发明人杜时贵雍睿叶军李博夏才初张国柱黄曼马成荣何智海符曦(74)专利代理机构杭州斯可睿专利事务所有限公司33241代理人王利强(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种结构面轮廓线采样精度的确定方法(57)摘要一种结构面轮廓线采样精度的确定方法，包括以下步骤：(1)提取结构面轮廓线上各点的坐标数据；(2)采用傅里叶级数对结构面轮廓线上各点坐标进行逼近；(3)计算不同阶次条件下傅里叶级数的近似拟合值；(4)计算结构面轮廓线上各点到水平线的距离的均方差；(5)将均方差乘以拟合系数作为傅里叶级数逼近的阈值；(6)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的均方差；(7)当阶次n增大到临界值时，En小于傅里叶级数逼近的阈值，阶次n为最低阶次；(8)依据傅里叶级数的频率表达式和求解得到的最低阶次，得到采样间距；(9)求解最小采样精度。本发明有效确定结构面轮廓线采样精度。CN106441155ACN106441155A权利要求书1/1页1.一种结构面轮廓线采样精度的确定方法，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，采用三维激光扫描仪进程测量，并提取结构面轮廓线上各点的坐标数据；(2)采用傅里叶级数对所得到的结构面轮廓线上各点坐标进行逼近，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；(3)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(4)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；(5)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；(6)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：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；(7)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；(8)依据香农采样定理，只有当采样频率大于2倍以上图形的最高频率时，图像的基本信息才能得到准确表达，依据傅里叶级数的频率表达式和求解得到的最低阶次，得到了采样间距的表达式：(9)求解最小采样精度。2CN106441155A说明书1/3页一种结构面轮廓线采样精度的确定方法技术领域[0001]本发明属于岩石力学工程领域，涉及一种结构面轮廓曲线采样精度的确定方法。背景技术[0002]岩体结构面粗糙度直接影响着岩体强度、变形以及渗流特征。国内外学者开展了大量关于岩体结构面粗糙度评价方法的研究。为实现结构面表面粗糙性质的定量化评价，学者们一般通过结构面表面轮廓的坐标数据，计算表征粗糙度的各项几何参数，进而建立它们与结构面粗糙度系数的数理统计关系。然而，人们分析结构面轮廓线坐标数据时，往往会采用不同的采样精度，这使得粗糙度评价结果大不相同。当采样精度较小时，轮廓线上相邻两点的水平间距较大，结构面表面轮廓线上微观粗糙度性质无法通过坐标数据体现，结构面粗糙度评价指标一般较小。Yu与Vayssade(1991)通过对比采样精度为0.25mm，0.50mm，1.00mm时，结构面粗糙度计算结果的差异性，首先提出了采样精度会对结构面粗糙度评价有重要的影响。目前，结构面粗糙度分析选用的采样精度存在较大差异，其主要分布在0.05mm到10mm之间。Tatone与Grasselli(2012)指出目前并没有一种被广泛认可的规范或规程可用于指导采样精度的选择。显然，提出一种确定采样精度的方法对结构面粗糙度性质的准确评价至关重要。发明内容[0003]为了克服现有技术无法确定结构面轮廓线采样精度的不足，本发明提供了一种结构面轮廓曲线采样精度的确定方法，为进一步的结构面粗糙度研究提供了保障。[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：[0005]一种结构面轮廓线采样精度的确定方法，包括以下步骤：[0006](1)选定所需要分