[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

说明书

本发明公开了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，所述方法包括步骤：对测试土石料类别进行单颗粒的力学强度试验，得到颗粒抗压强度代表值σ_c；对测试土石料堆料区域进行图片拍摄，进行图像标注；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；计算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；计算测试土石料堆料区域的地基承载力f＝η·σ_c/k。本发明提供的方法简单便捷，不需要复杂的测量工序和设备，减少了现场或室内试验成本，适用于海洋环境下的地基承载力估算，同时也适用于陆地地基承载力估算。

技术领域

本发明涉及工程技术和计算机技术领域，具体地指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，用于地基承载力估算。

背景技术

随着海洋战略的实施，越来越多的人工岛礁应运而生，许多建筑物都需要建立在岛礁之上，而天然的地基无法满足承载力要求，因此需要对天然地基进行处理。传统的地基处理方法是从远离工程所在地的其它地方运送土石来进行地基改善，这种方法运输成本较大，周期较长，对于海上建筑物更存在运输条件的限制，因而就此取材，利用海底或者周边礁石等块状物来进行地基处理较为方便。对于处理后的人工地基，需要对其承载力有个初步预测，目前，岩石地基承载力的计算方法仍然是利用传统的现场测定或者实验室利用单轴压缩机测定岩石饱和单轴抗压强度f_γk，再根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状、和组合，由地区经验确定折减系数ψ_r，再根据岩石地基承载力特征值f_a＝ψ_r×f_γk计算得出岩石地基承载力。现场测定的方法需携带大型的地基承载力测定仪器，对于人工吹填岛礁，现场测定仪器不方便使用，不能较为方便地得出地基承载力。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提出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，通过计算机进行图像识别、面积计算再结合力学曲线得到地基承载力。

为实现上述目的，本发明所设计的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，其特殊之处在于，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。

优选地，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。

优选地，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。