復雜巖石節(jié)理裂隙圖像處理及幾何復雜度分析.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)的方法是人工實地測量。與人工實地測量相比，圖像測量除安全性好、速度快和精確高外，還可得到人工測量不能獲得的信息(如懸崖處的裂隙網(wǎng)絡特征等)，并可以同時采集多個樣本的多個屬性參數(shù)，進行并發(fā)式測量。 圖像測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。本文對基于核函數(shù)的空間模糊 c 均值聚類分割算法進行了改進，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分割結(jié)果的影響，還降低了時間復雜度。同時，還可以填補節(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)理裂隙的幾何復雜程度。這是各種巖石工程的設計和應用的重要信息。目前，國際巖石力學學會、中國國家標準

3、、一些學者都提出了節(jié)理裂隙復雜程度等級劃分的標準或方法。而傳統(tǒng)的分級方法不適用于分析節(jié)理網(wǎng)絡非常復雜的巖石。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/采樣面面積四個參數(shù)來描述復雜巖石節(jié)理裂隙。并建立模糊綜合評判模型，對節(jié)理裂隙幾何復雜度進行分析，給出了分級標準。這樣不僅可以綜合考慮各參數(shù)對評判結(jié)果的貢獻，并能定量地得出復雜巖石節(jié)理裂隙的幾何復雜度等級。通過對復雜巖石節(jié)理圖像