【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及爆破，具體涉及一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法及系統(tǒng)。
技術介紹
1、巖石爆破損傷裂紋是制約工程爆破效果的主要因素之一，也是科研工作者的研究重點。在地下工程設施建設過程中，對巖體進行爆破開挖作業(yè)時，深部巖體在原巖應力場和爆炸應力場耦合作用下將產生裂紋，該裂紋不僅降低爆破效果，更嚴重影響深部地下工程的安全建設和長期穩(wěn)定性。在爆破荷載作用下，爆炸能量迅速釋放，炮孔周圍動態(tài)破碎時間極短，幾乎很難觀測到各個裂紋的擴展過程。
2、現(xiàn)有技術中，一種技術采用數字激光動態(tài)焦散線實驗，以pmma為模型材料，探究了微差爆破荷載作用下微差延時對裂紋動態(tài)強度因子以及裂紋擴展方向的影響規(guī)律；另一種技術采用數字激光動態(tài)焦散線實驗和abaqus數值分析的方法，探究了爆破荷載作用下單、藥柱下炮孔底部裂紋動態(tài)擴展規(guī)律以及炮孔周圍應力場的分布規(guī)律；其他的一種技術采用abaqus數值分析方法，以pmma為模型材料，探究了脆性材料在爆破荷載作用下動態(tài)斷裂產生裂紋面的行為。
3、以上現(xiàn)有技術僅介紹了單段爆破作用下的裂紋擴展規(guī)律，而未研究多段爆破作用下的裂紋擴展規(guī)律，也未對裂紋面的形貌特征進行詳細的研究。目前，針對透明脆性巖石爆破材料三維裂紋面形貌特征研究較為貧乏。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本專利技術提供了一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法及系統(tǒng)。一方面，所述巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法包括如下步驟：獲取待研究爆破荷載作用下透明脆性巖石材
2、可選地，所述獲取待研究爆破荷載作用下透明脆性巖石材料的三維裂紋面特征信息包括：獲取三維裂紋擴展演化過程的圖像信息；獲取三維裂紋面數據點信息。本專利技術通過三維掃描儀獲取了爆破荷載條件下三維裂紋面擴展演化過程的圖像信息以及數據點信息，所述圖像信息清晰直觀的反映了不同時段爆破條件下三維裂紋的擴展演化過程，有利于進行不同時段條件下裂紋擴展形態(tài)的對比分析研究；所述數據點信息由geomagic?studio以及matlab數據軟件來進行處理，確保能夠通過模擬還原真實裂紋面三維形貌來進行三維裂紋面的形貌特征分析。
3、可選地，所述利用所述三維裂紋面特征信息對裂紋三維擴展規(guī)律以及形態(tài)特征進行分析包括：在多段起爆狀態(tài)下，利用所述三維裂紋面特征信息對裂紋三維擴展規(guī)律以及形態(tài)特征進行分析。本專利技術通過時序起爆裝置設定延期時間，在不同時段對炮孔進行起爆，觀察裂紋在被多次激發(fā)條件下的擴展規(guī)律以及形態(tài)特征，不僅能夠觀察到主生裂紋的形態(tài)特征，還能觀察到次生裂紋的擴展及演化過程，便于分析三維裂紋面的形成特點。
4、可選地，所述基于裂紋三維擴展規(guī)律以及形態(tài)特征的分析結果構建三維裂紋面數值模型包括：基于裂紋三維擴展規(guī)律以及形態(tài)特征的分析結果構建裂紋面形貌色譜圖的三維模型。本專利技術通過三維掃描設備掃描爆破裂紋面的點云數據，并利用geomagic?studio軟件和matlab軟件進行處理構建得到裂紋面三維形貌色譜圖，所述裂紋面三維形貌色譜圖用不同顏色來反映裂紋表面的平整度，從而更加形象地描述不同區(qū)域三維裂紋面的形態(tài)特征。
5、可選地，所述根據所述三維裂紋面數值模型對所述三維裂紋面進行形貌特征分析包括：根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面高差進行分析；根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面平整度進行分析；根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面偏度進行分析；根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面峰度進行分析。本專利技術基于對三維裂紋面高差、平整度、偏度、峰度的分析，來實現(xiàn)對所述三維裂紋面形貌特征的分析，該分析方法提取了三維裂紋面上微凸體的高度值和方差值，以及引入了偏度和峰度兩個特征參數，所述高度值、方差值、偏度、峰度用來定量分析三維裂紋的平坦度以及分布的均勻性，確保所述三維裂紋面形貌特征可以進行多維度的細微分析，從而實現(xiàn)對所述三維裂紋面形貌特征分析的可視化、全面化。
6、可選地，所述根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面高差進行分析包括：根據三維裂紋面高差表達式的計算結果對三維裂紋面進行高差分析，所述高差表達式如下：
7、；
8、其中，表示為裂紋面上任一點相對高度值，表示為裂紋面上任一點絕對高度值， n表示正整數。本專利技術基于裂紋面三維形貌色譜圖，構建高差表達式，所述高差表達式的計算結果用于分析三維裂紋面上任意一點的相對高度值，確定是否存在極端高點；優(yōu)點在于通過一個計算結果就可以判斷裂紋面上某一個點的擴展情況，從而實現(xiàn)對三維裂紋面損壞風險的可視化分析。
9、可選地，所述根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面平整度進行分析包括：根據三維裂紋面平整度表達式的計算結果對三維裂紋面進行平整度分析，所述平整度表達式包括三維裂紋面高度的平均值表達式和三維裂紋面微凸體高度方差值的表達式，分別如下：
10、；
11、；
12、其中，表示為三維裂紋面所有高度的平均值，表示三維裂紋面微凸體高度方差值，表示為裂紋面上任一點相對高度值， n表示正整數。本專利技術通過提取三維裂紋面上微凸體的高度值和方差值，來判斷點云數據的離散性，裂紋面起伏是否明顯以及是否易出現(xiàn)較大斷層，從而定量描述裂紋面三維形貌變化規(guī)律；優(yōu)點在于通過將多個數據點的高度進行綜合處理，僅獲得所述三維裂紋面上微凸體的高度值和方差值等兩個參數并進行分析，實現(xiàn)了分析方法的簡單化、可視化。
13、可選地，所述根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面偏度進行分析包括：根據三維裂紋面偏度表達式的計算結果對三維裂紋面進行偏度分析，所述三維裂紋面偏度表達式如下：
14、；
15、其中，表示為偏度，所述偏度用來描述數據分布偏斜方向和程度的度量，也用來描述裂紋面上點云高速頻率分布的不對稱性，表示為點云高度均值， σ表示為點云高度標準差， n表示正整數。本專利技術為了更細致、更全面地分析裂紋面的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述獲取待研究爆破荷載作用下透明脆性巖石材料的三維裂紋面特征信息包括：
3.根據權利要求1所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述利用所述三維裂紋面特征信息對裂紋三維擴展規(guī)律以及形態(tài)特征進行分析包括：
4.根據權利要求1所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述基于裂紋三維擴展規(guī)律以及形態(tài)特征的分析結果構建三維裂紋面數值模型包括：
5.根據權利要求1所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述根據所述三維裂紋面數值模型對所述三維裂紋面進行形貌特征分析包括：
6.根據權利要求5所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面高差進行分析包括：
7.根據權利要求5所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在
8.根據權利要求5所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面偏度進行分析包括：
9.根據權利要求5所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述根據所述三維裂紋面數值模型對三維裂紋面峰度進行分析包括：
10.一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用權利要求1-9任意一項所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括掃描設備、處理器、輸出設備、存儲器，所述掃描設備、處理器、輸出設備、存儲器相互連接，其中，所述存儲器用于存儲計算機程序，所述計算機程序包括程序指令，所述處理器被配置用于調用所述程序指令。
...【技術特征摘要】
1.一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述獲取待研究爆破荷載作用下透明脆性巖石材料的三維裂紋面特征信息包括：
3.根據權利要求1所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述利用所述三維裂紋面特征信息對裂紋三維擴展規(guī)律以及形態(tài)特征進行分析包括：
4.根據權利要求1所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述基于裂紋三維擴展規(guī)律以及形態(tài)特征的分析結果構建三維裂紋面數值模型包括：
5.根據權利要求1所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述根據所述三維裂紋面數值模型對所述三維裂紋面進行形貌特征分析包括：
6.根據權利要求5所述的一種巖石爆破材料三維裂紋面的形貌特征分析方法，其特征在于，所述根據所述三維裂紋面數值...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：何麗華，程明，林友，盧萍，
申請(專利權)人：昆明冶金高等專科學校，
類型：發(fā)明
國別省市：
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