[发明专利]一种基于图像识别的块体填充地基承载力估算方法及系统

权利要求书

1.一种基于图像识别的块体填充地基承载力估算方法，其特征在于：所述方法包括：

步骤1：对测试土石料类别进行单颗粒的力学强度试验，绘制该测试土石料类别抗压强度σ的概率分布曲线，并得到颗粒抗压强度代表值σ_c；

步骤2：对测试土石料堆料区域进行图片拍摄，将得到的图片中的土石料颗粒进行图像标注，勾勒出土石料颗粒的轮廓；

步骤3：采用基于全神经网络的U-Net模型对标注后的图像进行分割处理；

步骤4：对分割后的图像进行面积处理，计算大颗粒面积分数

步骤5：根据大颗粒面积分数计算孔隙分数根据图像的孔隙分数w计算对应的传力系数η；

步骤6：根据传力系数η和安全系数k、以及抗压强度σ_c计算得到测试土石料堆料区域的地基承载力f＝η·σ_c/k。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的块体填充地基承载力估算方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤为：制作测试土石料标准试样若干个，分别测试其单轴抗压强度；对单轴抗压强度数据进行处理，计算算术平均值标准偏差，设置置信度，得到置信区间，筛选出置信区间内的数据，绘制该测试土石料类别抗压强度σ的概率分布曲线，计算置信区间内数据的算术平均值，得到颗粒抗压强度代表值σ_c。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的块体填充地基承载力估算方法，其特征在于：所述步骤3的具体步骤为：对标注后的图像进行五次降采样处理，每次降采样过程均保留特征图像，经四次降采样后，生成了特征图像；然后对特征图像进行反卷积，每次反卷积结果与相对应层的卷积特征图像进行结合连接，再对结合后的图像进行卷积提取结合特征，即完成了一次跨越联接；最后对经五次跨越联接后的输出的特征图像进行特征分类，即完成了块体填充地基土石料颗粒图像的分割过程。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的块体填充地基承载力估算方法，其特征在于：所述大颗粒面积分数的计算公式为其中n为大颗粒总数量；S为图像总面积；a、b分别为颗粒最大投影面轮廓对应外接椭圆的长短轴。

5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的块体填充地基承载力估算方法，其特征在于：所述步骤5中通过室内试验和数值模拟建立孔隙分数w与传力系数η的对应关系：进行若干组测试土石料的传力系数试验法，通过线性回归的方法得到测试土石料的孔隙分数w与传力系数η的关系函数g(w)，根据图像的孔隙分数w代入g(w)函数得到传力系数η。

6.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的块体填充地基承载力估算方法，其特征在于：所述安全系数k的取值范围为1.2～1.5。

7.一种基于图像识别的块体填充地基承载力估算系统，其特征在于：所述系统包括抗压强度计算模块、图像分割模块、面积处理模块、地基承载力计算模块；

所述抗压强度计算模块：用于对测试土石料的单轴抗压强度试验数据进行处理，计算测试土石料的颗粒抗压强度代表值σ_c；

所述图像分割模块：用于对块体填充地基土石料颗粒图像进行分割，首先对图像进行五次降采样处理，每一次图像的降采样过程中，进行2次3×3卷积和1次2×2最大池化，每次降采样过程均保留特征图像；经四次降采样后，生成了特征图像；然后对特征图像进行反卷积，每次反卷积结果与相对应层的卷积特征图像进行结合连接，再对结合后的图像进行卷积提取结合特征，即完成了一次跨越联接；最后对经五次跨越联接后的输出的特征图像进行特征分类，即完成了块体填充地基土石料颗粒图像的分割过程；

所述面积处理模块：用于对分割后的图像进行面积处理，计算大颗粒面积分数

所述地基承载力计算模块：用于根据传力系数η和安全系数k、以及抗压强度σ_c计算测试土石料堆料区域的地基承载力f。

8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法。