復(fù)雜巖石節(jié)理裂隙圖像處理及幾何復(fù)雜度分析.pdf

1、天然巖石節(jié)理裂隙普遍存在于各類巖石中，了解節(jié)理裂隙的性質(zhì)對(duì)于地質(zhì)、地球物理、采礦、石油工程、水文地質(zhì)以及核廢料隔離都具有重要意義。 巖石節(jié)理裂隙研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容是表面形態(tài)屬性數(shù)據(jù)的獲取。傳統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的方法是人工實(shí)地測(cè)量。與人工實(shí)地測(cè)量相比，圖像測(cè)量除安全性好、速度快和精確高外，還可得到人工測(cè)量不能獲得的信息(如懸崖處的裂隙網(wǎng)絡(luò)特征等)，并可以同時(shí)采集多個(gè)樣本的多個(gè)屬性參數(shù)，進(jìn)行并發(fā)式測(cè)量。 圖像測(cè)量涉及到多種圖像處理方

2、法，其中最重要的是圖像分割，分割結(jié)果的好壞直接影響到節(jié)理裂隙的后續(xù)分析。本文對(duì)基于核函數(shù)的空間模糊 c 均值聚類分割算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了快速基于核函數(shù)的空間模糊c均值聚類算法。該算法不僅可以在分割過程中較好地去除噪聲對(duì)分割結(jié)果的影響，還降低了時(shí)間復(fù)雜度。同時(shí)，還可以填補(bǔ)節(jié)理裂隙中微小的孔洞。 利用圖像處理獲取的數(shù)據(jù)，可以用來分析節(jié)理裂隙的幾何復(fù)雜程度。這是各種巖石工程的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的重要信息。目前，國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

3、、一些學(xué)者都提出了節(jié)理裂隙復(fù)雜程度等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)或方法。而傳統(tǒng)的分級(jí)方法不適用于分析節(jié)理網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜的巖石。本文提出用節(jié)理裂隙面積/非節(jié)理裂隙面積，單位面積的節(jié)理裂隙分枝數(shù)，單位面積的節(jié)理裂隙網(wǎng)格數(shù)，網(wǎng)格平均面積/采樣面面積四個(gè)參數(shù)來描述復(fù)雜巖石節(jié)理裂隙。并建立模糊綜合評(píng)判模型，對(duì)節(jié)理裂隙幾何復(fù)雜度進(jìn)行分析，給出了分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。這樣不僅可以綜合考慮各參數(shù)對(duì)評(píng)判結(jié)果的貢獻(xiàn)，并能定量地得出復(fù)雜巖石節(jié)理裂隙的幾何復(fù)雜度等級(jí)。通過對(duì)復(fù)雜巖石節(jié)理圖像