[发明专利]一种岩石结构面分形维数的计算方法

摘要

本发明涉及一种对岩石结构面粗糙度进行定量化的分形维数计算方法，其步骤包括获取岩石试件结构面的三维形貌数据；利用投影覆盖法将结构面划分成个小网格，生成随机数，根据随机数的奇偶性选择小网格中三角形的不同划分方案，计算每个小网格的面积和结构面的总面积；利用最小二乘法拟合{ln(AT(δ)/AT0)，ln(δ)}点对获得结构面分形维数值；重复抽样，使抽样结果满足3σ法则，给出结构面分形维数概率密度分布函数，并将此抽样结果的均值作为所研究结构面分形维数的精准计算值。本发明通过生成随机数使得网格划分结果更为吻合岩石结构面实际形貌，多次抽样进行统计的方法能够得到更为精确的分形维数结果。

主权项

一种岩石结构面分形维数的计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)获取岩石结构面的三维形貌数据，包括结构面各点的高度信息，所述高度信息是指该点与结构面内最低点的落差；(2)尺度变量δ分别取值重复进行步骤(3)至(4)；(3)将结构面划分成δ‑1×δ‑1个小网格，采用函数rand()生成随机数，判断所生成随机数的奇偶性，根据随机数的奇偶性选择小网格中三角形的不同划分方案，按照海伦公式计算每个小网格的面积Ai(δ)，其中i＝1,2,…,δ‑1×δ‑1，进而计算结构面的总面积(4)计算点对{ln(AT(δ)/AT0)，ln(δ)}，其中AT0表示结构面的直观面积，即投影面积，用结构面边长乘以边长来计算；(5)按照最小二乘法分别对不同尺度变量δ下的{ln(AT(δ)/AT0)，ln(δ)}的数据点对进行拟合，其斜率记为β，则结构面的分形维数为2‑β；(6)重复上述(2)至(5)步，直至达到抽样次数要求，将抽样数据置入数据处理软件EXCEL中，利用函数NORMDIST求解累积概率值，通过累积概率值判定抽样结果是否满足3σ法则，若满足，则可给出结构面分形维数D概率密度分布函数，并将此抽样结果的均值作为所研究结构面分形维数的精准计算值。