[发明专利]一种岩石结构面多重分形参数的计算方法

摘要

本发明涉及一种对岩石结构面粗糙度进行定量化的多重分形参数计算方法，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、每个小网格的结构面的粗糙性概率、测度；利用最小二乘法拟合得到不同测距度对应的多重分形谱参数，计算广义分形维数、多重分形参数；重复抽样，使抽样结果满足3σ法则，给出结构面多重分形参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多重分形参数的精准计算值。

主权项

一种岩石结构面多重分形参数的计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)获取岩石试件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)测度距q分别取值[‑45,45]的整数，重复进行步骤(3)至(8)；(3)尺度变量δ分别取值重复进行步骤(4)至(6)；(4)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(5)计算每个小网格的结构面粗糙性概率pi(δ)，(6)计算每个小网格的测度ui(q,δ)，进一步计算log(1/δ)以及(7)按照最小二乘法分别对不同尺度变量δ下的和的数据点对进行拟合，分别得到拟合函数的斜率，就是测度距为q时多重分形谱参数f(a)和a(q)的值；(8)根据测度距q对应的f(a)和a(q)值，计算测度距q对应的广义分形维数Dq，其中q≠1时，(9)计算结构面多重分形谱特征参数ΔD(q)和Δa(q)，ΔD(q)＝maxDq‑minDq，Δa(q)＝maxa(q)‑mina(q)；(10)重复上述(2)至(9)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法则即抽样结果落在[μ‑3σ，μ+3σ]范围内，若满足，则可给出结构面多重分形参数ΔD(q)和Δa(q)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多重分形参数的精准计算值。