CN114022504A - 不吻合粗糙节理面的生成方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

不吻合粗糙节理面的生成方法、装置、终端及存储介质 Download PDF

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CN114022504A CN202111329239.XA CN202111329239A CN114022504A CN 114022504 A CN114022504 A CN 114022504A CN 202111329239 A CN202111329239 A CN 202111329239A CN 114022504 A CN114022504 A CN 114022504A
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Abstract

本发明提供一种不吻合粗糙节理面的生成方法、装置、终端及存储介质。该方法包括：获取自然节理面的典型表面轮廓线，作为参考轮廓线；获取参考轮廓线的至少一个不接触区域；生成各个不接触区域内的轮廓线的重构曲线，并根据各个重构曲线和参考轮廓线的不接触区域之外的轮廓线，生成新的节理面轮廓曲线；重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线除最左侧和最右侧的采样点外的区域均不接触，且重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等；将新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线进行垂向拉伸形成不吻合粗糙节理面。本发明能反映自然节理粗糙特征，控制接触区域和接触面积大小，且能生成节理上下表面粗糙程度基本一致的不吻合粗糙节理表面形貌。

Description

不吻合粗糙节理面的生成方法、装置、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及自然节理技术领域，尤其涉及一种不吻合粗糙节理面的生成方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
节理是广泛存在于自然岩体的结构面，其刚度和强度等力学性能显著弱于岩石，通常对岩体的变形和破坏起重要作用，因而深入理解节理力学性质对岩体稳定性控制有重要意义。自然节理面通常都是粗糙不平的，其表面形貌特征(包括粗糙程度和接触程度)直接影响节理力学性质。由于自然节理分布广泛，表面形貌特征离散程度很大，单变量试验很难开展，制作拥有自然节理形貌相似特征的人工节理，是目前开展节理力学试验研究的常用做法。人工生成的节理形貌是否能反映自然节理粗糙和接触特征，在很大程度上决定了节理力学试验结果是否合理反映工程岩体中节理力学性质。
不吻合粗糙节理面是由上节理面和下节理面接触组合而成，因此需要确定上、下两个节理面的表面形貌。
目前，岩石节理面形貌生成方法主要采用功率谱函数和某一频率范围内相关性系数，通过傅里叶变换生成两个随机粗糙面，分为作为节理上表面和下表面，组合形成岩石节理面。节理面粗糙程度由功率谱函数的指数参数决定，接触情况由相关性系数决定。相关性系数是指两个随机粗糙面在某一个频率范围内起伏分量的相位一致程度，相关性系数越大则一致性越强，那么两个粗糙面接触面积就越大。然而，这种方法生成的岩石节理面主要反映节理裂隙水利(渗流)性质，无法反映自然节理粗糙特征，且节理面接触面积通常较小，随机性较大，难以控制接触面积大小和接触区域。
发明内容
本发明实施例提供了一种不吻合粗糙节理面的生成方法、装置、终端及存储介质，以解决现有技术无法反映自然节理粗糙特征，且难以控制接触面积大小和接触区域的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种不吻合粗糙节理面的生成方法，包括：
获取预先采集的自然节理面的典型表面轮廓线，并将典型表面轮廓线作为不吻合粗糙节理面的参考轮廓线；
获取预先选取的参考轮廓线的至少一个不接触区域；
生成各个不接触区域内的轮廓线的重构曲线，并根据生成的各个重构曲线和参考轮廓线的不接触区域之外的轮廓线，生成新的节理面轮廓曲线；其中，重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线除最左侧和最右侧的采样点外的区域均不接触，且重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等；
将新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线进行垂向拉伸，形成不吻合粗糙节理面；其中，新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线分别为不吻合粗糙节理面的上表面和下表面。
在一种可能的实现方式中，生成各个不接触区域内的轮廓线的重构曲线，包括：
针对每个不接触区域内的轮廓线，将该不接触区域内的轮廓线划分为第一轮廓线、第二轮廓线和第三轮廓线；
根据第一轮廓线生成第一重构曲线；
根据第二轮廓线生成第二重构曲线；
根据第三轮廓线生成第三重构曲线；
根据第一重构曲线、第二重构曲线和第三重构曲线生成该不接触区域内的轮廓线的重构曲线。
在一种可能的实现方式中，第一轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最左侧的三个采样点组成的轮廓线；
根据第一轮廓线生成第一重构曲线，包括：
根据hL1＇＝hL1、hL2＇＝hL1+(hL3－hL2)+△h和hL3＇＝hL2＇+(hL2－hL1)，生成第一重构曲线；
其中，hL1为第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△h为预设高度；第一轮廓线的从左侧开始的第j个采样点与第一重构曲线的从左侧开始的第j个点对应，1≤j≤3。
在一种可能的实现方式中，第二轮廓线为该不接触区域内的轮廓线的中间区域的轮廓线，且第二轮廓线的最左侧的采样点与第一轮廓线的最右侧的采样点相连，且第二轮廓线的最右侧的采样点与第三轮廓线的最左侧的采样点相同；
根据第二轮廓线生成第二重构曲线，包括：
根据hMi＇＝hMi+△h，生成第二重构曲线；
其中，1≤i≤n，n为第二轮廓线包括的采样点的数量；hMi为第二轮廓线的第i个采样点的高度；hMi＇为第二重构曲线的第i个点的高度；△h为预设高度；第二轮廓线的第i个采样点与第二重构曲线的第i个点对应。
在一种可能的实现方式中，第三轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最右侧的三个采样点组成的轮廓线；
根据第三轮廓线生成第三重构曲线，包括：
根据hR1＇＝hMn＇、hR3＇＝hR3和
Figure BDA0003348068820000031
生成第三重构曲线；
其中，hR3为第三轮廓线的从右侧开始的第一个采样点的高度；hR2为第三轮廓线的从右侧开始的第二个采样点的高度；hR1为第三轮廓线的从右侧开始的第三个采样点的高度，hR1＝hMn，hMn为第二轮廓线的最右侧的采样点的高度；hR3＇为第三重构曲线的从右侧开始的第一个点的高度；hR2＇为第三重构曲线的从右侧开始的第二个点的高度；hR1＇为第三重构曲线的从右侧开始的第三个点的高度；hMn＇为第二重构曲线的最右侧的点的高度；第三轮廓线的从右侧开始的第k个采样点与第三重构曲线的从右侧开始的第k个点对应，1≤k≤3；hL1为第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△x为该不接触区域内的轮廓线中的相邻采样点之间的采样间隔。
第二方面，本发明实施例提供了一种不吻合粗糙节理面的生成装置，包括：
第一获取模块，用于获取预先采集的自然节理面的典型表面轮廓线，并将典型表面轮廓线作为不吻合粗糙节理面的参考轮廓线；
第二获取模块，用于获取预先选取的参考轮廓线的至少一个不接触区域；
生成模块，用于生成各个不接触区域内的轮廓线的重构曲线，并根据生成的各个重构曲线和参考轮廓线的不接触区域之外的轮廓线，生成新的节理面轮廓曲线；其中，重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线除最左侧和最右侧的采样点外的区域均不接触，且重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等；
拉伸模块，用于将新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线进行垂向拉伸，形成不吻合粗糙节理面；其中，新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线分别为不吻合粗糙节理面的上表面和下表面。
在一种可能的实现方式中，生成模块具体用于：
针对每个不接触区域内的轮廓线，将该不接触区域内的轮廓线划分为第一轮廓线、第二轮廓线和第三轮廓线；
根据第一轮廓线生成第一重构曲线；
根据第二轮廓线生成第二重构曲线；
根据第三轮廓线生成第三重构曲线；
根据第一重构曲线、第二重构曲线和第三重构曲线生成该不接触区域内的轮廓线的重构曲线。
在一种可能的实现方式中，第一轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最左侧的三个采样点组成的轮廓线；
生成模块具体用于：
根据hL1＇＝hL1、hL2＇＝hL1+(hL3－hL2)+△h和hL3＇＝hL2＇+(hL2－hL1)，生成第一重构曲线；
其中，hL1为第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△h为预设高度；第一轮廓线的从左侧开始的第j个采样点与第一重构曲线的从左侧开始的第j个点对应，1≤j≤3。
第三方面，本发明实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的不吻合粗糙节理面的生成方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的不吻合粗糙节理面的生成方法的步骤。
本发明实施例提供一种不吻合粗糙节理面的生成方法、装置、终端及存储介质，通过获取预先采集的自然节理面的典型表面轮廓线，并将典型表面轮廓线作为不吻合粗糙节理面的参考轮廓线，基于参考轮廓线生成新的节理面轮廓曲线，将新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线进行垂向拉伸，形成不吻合粗糙节理面；其中，新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线分别为不吻合粗糙节理面的上表面和下表面，形成的不吻合粗糙节理面能够反映自然节理粗糙特征；通过获取预先选取的参考轮廓线的至少一个不接触区域；生成各个不接触区域内的轮廓线的重构曲线，并根据生成的各个重构曲线和参考轮廓线的不接触区域之外的轮廓线，生成新的节理面轮廓曲线；其中，重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线除最左侧和最右侧的采样点外的区域均不接触，且重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等，能够控制接触区域和接触面积大小，且能够生成节理上下表面粗糙程度基本一致的不吻合粗糙节理表面形貌。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的不吻合粗糙节理面的生成方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的参考轮廓线的示意图；
图3是本发明实施例提供的预先选取的参考轮廓线的不接触区域的示意图；
图4是本发明实施例提供的图3中的区域1内的轮廓线的划分示意图；
图5是本发明实施例提供的第一重构曲线的示意图；
图6是本发明实施例提供的第一重构曲线和第二重构曲线的示意图；
图7是本发明实施例提供的第一重构曲线、第二重构曲线和第三重构曲线的示意图；
图8是本发明实施例提供的新的节理面轮廓曲线的示意图；
图9是本发明实施例提供的不吻合粗糙节理面的示意图；
图10是本发明实施例提供的不吻合粗糙节理面的生成装置的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的不吻合粗糙节理面的生成方法的实现流程图，其中，不吻合粗糙节理面的生成方法的执行主体可以是终端。不吻合粗糙节理面可以为上下两个表面不完全接触的粗糙节理面。
参见图1，不吻合粗糙节理面的生成方法详述如下：
在S101中，获取预先采集的自然节理面的典型表面轮廓线，并将典型表面轮廓线作为不吻合粗糙节理面的参考轮廓线。
为了反映自然节理粗糙特征，本实施例将预先采集的自然节理面的典型表面轮廓线作为不吻合粗糙节理面的参考轮廓线，用于生成新的节理面轮廓曲线。参考轮廓线的示意图如图2所示，图2中的节理面参考轮廓线即为上述所说的参考轮廓线。
其中，在采集自然节理面的典型表面轮廓线时，可以每隔预设采样间隔设置一个采样点，得到多个采样点的数据，将相邻采样点用直线或圆滑曲线连接，得到自然节理面的典型表面轮廓线。
在S102中，获取预先选取的参考轮廓线的至少一个不接触区域。
在本实施例中，可以在参考轮廓线的范围内选取部分区域，作为节理面的不接触区域。不接触区域的选取可以根据实际需要进行。通过选取不接触区域可以控制不吻合粗糙节理面的接触面积和接触区域。
以图3为例，图3中的区域1、区域2、区域3、区域4、区域5和区域6为预先选取的不接触区域，每个不接触区域包含参考轮廓线的部分曲线，将该曲线称为该不接触区域内的轮廓线。
在S103中，生成各个不接触区域内的轮廓线的重构曲线，并根据生成的各个重构曲线和参考轮廓线的不接触区域之外的轮廓线，生成新的节理面轮廓曲线；其中，重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线除最左侧和最右侧的采样点外的区域均不接触，且重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等。
在本实施例中，针对每个不接触区域，根据该不接触区域内的轮廓线生成对应的重构曲线，该重构曲线与该不接触区域内的轮廓线只有最左侧的采样点和最右侧的采样点是接触的，其他地方均是不接触的，并且该重构曲线与该不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等。
因为节理粗糙度用JRC(Joint Rough Coefficient，粗糙度系数)来表征，JRC采用公式JRC＝32.69+32.98log10Z2计算，其中，Z2为轮廓线的坡度均方根，根据公式
Figure BDA0003348068820000081
计算，式中，m为采样点数量，△x为采样间隔，yp为第p个点的高度，因此，本实施例中的重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等，可以保证生成的新的节理面轮廓曲线与参考轮廓线的粗糙程度基本一致。
在一些实施例中，上述S103中的“生成各个不接触区域内的轮廓线的重构曲线”，可以包括：
针对每个不接触区域内的轮廓线，将该不接触区域内的轮廓线划分为第一轮廓线、第二轮廓线和第三轮廓线；
根据第一轮廓线生成第一重构曲线；
根据第二轮廓线生成第二重构曲线；
根据第三轮廓线生成第三重构曲线；
根据第一重构曲线、第二重构曲线和第三重构曲线生成该不接触区域内的轮廓线的重构曲线。
在本实施例中，对于每个不接触区域内的轮廓线，均执行如下操作：
将该不接触区域内的轮廓线划分为第一轮廓线、第二轮廓线和第三轮廓线。示例性地，参见图4，图4为图3中的区域1内的轮廓线，图4中的左端三点区域内的轮廓线为第一轮廓线，中间区域内的轮廓线为第二轮廓线，右端三点区域内的轮廓线为第三轮廓线。
基于第一轮廓线可以生成第一重构曲线，如图5中的区域1内重构轮廓线所示；基于第二轮廓线可以生成第二重构曲线，如图6中的中间区域对应的重构轮廓线所示；基于第三轮廓线可以生成第三重构曲线，如图7中的右端三点区域对应的重构轮廓线所示。
将第一重构曲线和第二重构曲线、第二重构曲线和第三重构曲线分别连接，得到该不接触区域内的轮廓线的重构曲线，如图7中的区域1内重构轮廓线所示。图7中的上方曲线为区域1内重构轮廓线，下方曲线为区域1内参考轮廓线。
在一些实施例中，第一轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最左侧的三个采样点组成的轮廓线，即为图4和图5中的采样点L1、L2和L3所组成的轮廓线；
根据第一轮廓线生成第一重构曲线，包括：
根据hL1＇＝hL1、hL2＇＝hL1+(hL3－hL2)+△h和hL3＇＝hL2＇+(hL2－hL1)，生成第一重构曲线；
其中，hL1为第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△h为预设高度；第一轮廓线的从左侧开始的第j个采样点与第一重构曲线的从左侧开始的第j个点对应，1≤j≤3。
在本实施例中，可以根据上述三个公式确定第一重构曲线的三个点的高度，然后将相邻的点连接，得到第一重构曲线。
第一重构曲线的左侧第一个点的高度与第一轮廓线的左侧第一个采样点的高度相同。
第一重构曲线的左侧第二个点的高度为在其左侧第一个点的高度的基础上增加第一轮廓线的左侧第三个采样点和左侧第二个采样点的高度差值，再增加一个同符号的小变量△h。△h为一个较小值，具体值可根据实际需求确定。
第一重构曲线的左侧第三个点的高度为在其左侧第二个点的高度的基础上增加第一轮廓线的左侧第二个采样点和左侧第一个采样点的相对高度差的相反数。
通过上述方法，重构出左侧三点区域的三个点的高度，重构结果如图5的L1’、L2’和L3’所示。该区域重构高度的目的是让第一重构曲线的相邻两点间的轮廓线起伏趋势与第一轮廓线的起伏趋势相反，使得重构后的轮廓线(即第一重构曲线)与原轮廓线(即第一轮廓线)脱离接触。同时在第二点上增加一个微小变量的目的是保证第三点高度与原来脱离接触，并可通过改变小变量△h的数值来调整重构后轮廓线与原轮廓线在该区域的垂直距离，从而调整节理的初始开度。
由于在第二点的高度额外增加了一个小变量△h，因此重构的左端三点区域的坡度均方根与原来相比增大了，即第一重构曲线的坡度均方根大于第一轮廓线的坡度均方根。
在一些实施例中，第二轮廓线为该不接触区域内的轮廓线的中间区域的轮廓线，且第二轮廓线的最左侧的采样点与第一轮廓线的最右侧的采样点相连，且第二轮廓线的最右侧的采样点与第三轮廓线的最左侧的采样点相同；第二轮廓线如图4至图6中的中间区域内的参考轮廓线所示。
根据第二轮廓线生成第二重构曲线，包括：
根据hMi＇＝hMi+△h，生成第二重构曲线；
其中，1≤i≤n，n为第二轮廓线包括的采样点的数量；hMi为第二轮廓线的第i个采样点的高度；hMi＇为第二重构曲线的第i个点的高度；△h为预设高度；第二轮廓线的第i个采样点与第二重构曲线的第i个点对应。第i个采样点可以是从第二轮廓线的左侧开始的第i个采样点。
在本实施例中，可以根据上述公式确定第二重构曲线的各个点的高度，然后将相邻的点连接，得到第二重构曲线。
对于中间区域的第二轮廓线，将第二轮廓线的各个采样点的高度均增加一个小变量△h，得到第二重构曲线的各个对应点的高度。
如图6所示，中间区域部分对应两条曲线，位于下方的为第二轮廓线，位于上方的为第二重构曲线。中间区域重构后相邻两点间高度起伏趋势和相对高差与原轮廓线保持一致，因此坡度均方根与原值也保持一致，但两条轮廓线并不互相接触。
在一些实施例中，第三轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最右侧的三个采样点组成的轮廓线，即为图4和图7中的采样点R1、R2和R3所组成的轮廓线；
根据第三轮廓线生成第三重构曲线，包括：
根据hR1＇＝hMn＇、hR3＇＝hR3和
Figure BDA0003348068820000111
生成第三重构曲线；
其中，hR3为第三轮廓线的从右侧开始的第一个采样点的高度；hR2为第三轮廓线的从右侧开始的第二个采样点的高度；hR1为第三轮廓线的从右侧开始的第三个采样点的高度，hR1＝hMn，hMn为第二轮廓线的最右侧的采样点的高度；hR3＇为第三重构曲线的从右侧开始的第一个点的高度；hR2＇为第三重构曲线的从右侧开始的第二个点的高度；hR1＇为第三重构曲线的从右侧开始的第三个点的高度；hMn＇为第二重构曲线的最右侧的点的高度；第三轮廓线的从右侧开始的第k个采样点与第三重构曲线的从右侧开始的第k个点对应，1≤k≤3；hL1为第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△x为该不接触区域内的轮廓线中的相邻采样点之间的采样间隔。
在本实施例中，可以根据上述三个公式确定第三重构曲线的三个点的高度，然后将相邻的点连接，得到第三重构曲线。
参见图7，第三重构曲线的从右侧开始的第三个点R1’的高度与第二重构曲线的最右侧的点的高度保持一致。第三重构曲线的从右侧开始的第一个点R3’的高度与第三轮廓线的从右侧开始的第一个采样点R3的高度保持一致。第三重构曲线的从右侧开始的第二个点R2’的高度根据上述公式计算得到。
由于第一重构曲线的坡度均方根大于第一轮廓线的坡度均方根，第二重构曲线的坡度均方根等于第二轮廓线的坡度均方根，为了保持不接触区域的重构曲线与该不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等，第三重构曲线的坡度均方根应小于第三轮廓线的坡度均方根，且降低值应等于第一重构曲线的坡度均方根的增加值，即满足Z2R-Z2R′＝Z2L′-Z2L。
式中，Z2L和Z2L＇分别为第一轮廓线和第一重构曲线的坡度均方根；Z2R和Z2R＇分别为第三轮廓线和第三重构曲线的坡度均方根。
将坡度均方根的计算公式代入，则可以得到计算hR2＇的公式。该公式中只有一个未知量hR2＇，因此，可以根据该公式计算得到hR2＇。需要说明的是，根据该公式求解，通常会有两个解，根据重构后轮廓线在原轮廓线同一侧的原则确定hR2＇，以避免重构曲线与参考曲线在该点交叉。即根据第三重构曲线在第三轮廓线同一侧的原则，去掉一个解，得到hR2＇的值。
在本实施例中，对于参考轮廓线的不接触区域，均生成对应的重构曲线，对于参考轮廓线的除不接触区域外的接触区域，均采用与参考轮廓线相同的轮廓线，然后将位置相邻的重构曲线和轮廓线相连，得到新的节理面轮廓曲线。
参见图8，图8中的虚线框均为不接触区域，图中有两条轮廓线，位于上方的为上节理面轮廓线，即生成的新的节理面轮廓曲线，位于下方的为下节理面轮廓线，即参考轮廓线。
在S104中，将新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线进行垂向拉伸，形成不吻合粗糙节理面；其中，新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线分别为不吻合粗糙节理面的上表面和下表面。
在垂直于节理轮廓线方向将新的节理面轮廓曲线和参考轮廓曲线进行垂向拉伸，形成节理轮廓面，分别作为节理上表面和下表面，二者共同构成不吻合粗糙节理面，如图9所示。
本实施例通过获取预先采集的自然节理面的典型表面轮廓线，并将典型表面轮廓线作为不吻合粗糙节理面的参考轮廓线，基于参考轮廓线生成新的节理面轮廓曲线，将新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线进行垂向拉伸，形成不吻合粗糙节理面；其中，新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线分别为不吻合粗糙节理面的上表面和下表面，形成的不吻合粗糙节理面能够反映自然节理粗糙特征；通过获取预先选取的参考轮廓线的至少一个不接触区域；生成各个不接触区域内的轮廓线的重构曲线，并根据生成的各个重构曲线和参考轮廓线的不接触区域之外的轮廓线，生成新的节理面轮廓曲线；其中，重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线除最左侧和最右侧的采样点外的区域均不接触，且重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等，能够控制接触区域和接触面积大小，且能够生成节理上下表面粗糙程度基本一致的不吻合粗糙节理表面形貌。
本实施例可以生成一种表面粗糙类似自然节理面，接触面积大小和接触区域分布易于控制，且节理上下表面粗糙程度基本一致的不吻合粗糙节理表面形貌。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图10示出了本发明实施例提供的不吻合粗糙节理面的生成装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图10所示，不吻合粗糙节理面的生成装置100包括：第一获取模块101、第二获取模块102、生成模块103和拉伸模块104。
第一获取模块101，用于获取预先采集的自然节理面的典型表面轮廓线，并将典型表面轮廓线作为不吻合粗糙节理面的参考轮廓线；
第二获取模块102，用于获取预先选取的参考轮廓线的至少一个不接触区域；
生成模块103，用于生成各个不接触区域内的轮廓线的重构曲线，并根据生成的各个重构曲线和参考轮廓线的不接触区域之外的轮廓线，生成新的节理面轮廓曲线；其中，重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线除最左侧和最右侧的采样点外的区域均不接触，且重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等；
拉伸模块104，用于将新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线进行垂向拉伸，形成不吻合粗糙节理面；其中，新的节理面轮廓曲线和参考轮廓线分别为不吻合粗糙节理面的上表面和下表面。
在一种可能的实现方式中，生成模块103具体用于：
针对每个不接触区域内的轮廓线，将该不接触区域内的轮廓线划分为第一轮廓线、第二轮廓线和第三轮廓线；
根据第一轮廓线生成第一重构曲线；
根据第二轮廓线生成第二重构曲线；
根据第三轮廓线生成第三重构曲线；
根据第一重构曲线、第二重构曲线和第三重构曲线生成该不接触区域内的轮廓线的重构曲线。
在一种可能的实现方式中，第一轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最左侧的三个采样点组成的轮廓线；
生成模块103具体用于：
根据hL1＇＝hL1、hL2＇＝hL1+(hL3－hL2)+△h和hL3＇＝hL2＇+(hL2－hL1)，生成第一重构曲线；
其中，hL1为第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△h为预设高度；第一轮廓线的从左侧开始的第j个采样点与第一重构曲线的从左侧开始的第j个点对应，1≤j≤3。
在一种可能的实现方式中，第二轮廓线为该不接触区域内的轮廓线的中间区域的轮廓线，且第二轮廓线的最左侧的采样点与第一轮廓线的最右侧的采样点相连，且第二轮廓线的最右侧的采样点与第三轮廓线的最左侧的采样点相同；
生成模块103具体用于：
根据hMi＇＝hMi+△h，生成第二重构曲线；
其中，1≤i≤n，n为第二轮廓线包括的采样点的数量；hMi为第二轮廓线的第i个采样点的高度；hMi＇为第二重构曲线的第i个点的高度；△h为预设高度；第二轮廓线的第i个采样点与第二重构曲线的第i个点对应。
在一种可能的实现方式中，第三轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最右侧的三个采样点组成的轮廓线；
生成模块103具体用于：
根据hR1＇＝hMn＇、hR3＇＝hR3和
Figure BDA0003348068820000161
生成第三重构曲线；
其中，hR3为第三轮廓线的从右侧开始的第一个采样点的高度；hR2为第三轮廓线的从右侧开始的第二个采样点的高度；hR1为第三轮廓线的从右侧开始的第三个采样点的高度，hR1＝hMn，hMn为第二轮廓线的最右侧的采样点的高度；hR3＇为第三重构曲线的从右侧开始的第一个点的高度；hR2＇为第三重构曲线的从右侧开始的第二个点的高度；hR1＇为第三重构曲线的从右侧开始的第三个点的高度；hMn＇为第二重构曲线的最右侧的点的高度；第三轮廓线的从右侧开始的第k个采样点与第三重构曲线的从右侧开始的第k个点对应，1≤k≤3；hL1为第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△x为该不接触区域内的轮廓线中的相邻采样点之间的采样间隔。
图11是本发明实施例提供的终端的示意图。如图11所示，该实施例的终端11包括：处理器110、存储器111以及存储在所述存储器111中并可在所述处理器110上运行的计算机程序112。所述处理器110执行所述计算机程序112时实现上述各个不吻合粗糙节理面的生成方法实施例中的步骤，例如图1所示的S101至S104。或者，所述处理器110执行所述计算机程序112时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图10所示模块/单元101至104的功能。
示例性的，所述计算机程序112可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器111中，并由所述处理器110执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序112在所述终端11中的执行过程。例如，所述计算机程序112可以被分割成图10所示的模块/单元101至104。
所述终端11可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端11可包括，但不仅限于，处理器110、存储器111。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是终端11的示例，并不构成对终端11的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器110可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器111可以是所述终端11的内部存储单元，例如终端11的硬盘或内存。所述存储器111也可以是所述终端11的外部存储设备，例如所述终端11上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，所述存储器111还可以既包括所述终端11的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器111用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器111还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个不吻合粗糙节理面的生成方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不吻合粗糙节理面的生成方法，其特征在于，包括：
获取预先采集的自然节理面的典型表面轮廓线，并将所述典型表面轮廓线作为不吻合粗糙节理面的参考轮廓线；
获取预先选取的所述参考轮廓线的至少一个不接触区域；
生成各个所述不接触区域内的轮廓线的重构曲线，并根据生成的各个重构曲线和所述参考轮廓线的不接触区域之外的轮廓线，生成新的节理面轮廓曲线；其中，所述重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线除最左侧和最右侧的采样点外的区域均不接触，且所述重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等；
将所述新的节理面轮廓曲线和所述参考轮廓线进行垂向拉伸，形成不吻合粗糙节理面；其中，所述新的节理面轮廓曲线和所述参考轮廓线分别为所述不吻合粗糙节理面的上表面和下表面。
2.根据权利要求1所述的不吻合粗糙节理面的生成方法，其特征在于，所述生成各个所述不接触区域内的轮廓线的重构曲线，包括：
针对每个不接触区域内的轮廓线，将该不接触区域内的轮廓线划分为第一轮廓线、第二轮廓线和第三轮廓线；
根据所述第一轮廓线生成第一重构曲线；
根据所述第二轮廓线生成第二重构曲线；
根据所述第三轮廓线生成第三重构曲线；
根据所述第一重构曲线、所述第二重构曲线和所述第三重构曲线生成该不接触区域内的轮廓线的重构曲线。
3.根据权利要求2所述的不吻合粗糙节理面的生成方法，其特征在于，所述第一轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最左侧的三个采样点组成的轮廓线；
所述根据所述第一轮廓线生成第一重构曲线，包括：
根据hL1＇＝hL1、hL2＇＝hL1+(hL3－hL2)+△h和hL3＇＝hL2＇+(hL2－hL1)，生成第一重构曲线；
其中，hL1为所述第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为所述第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为所述第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为所述第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为所述第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为所述第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△h为预设高度；所述第一轮廓线的从左侧开始的第j个采样点与所述第一重构曲线的从左侧开始的第j个点对应，1≤j≤3。
4.根据权利要求2所述的不吻合粗糙节理面的生成方法，其特征在于，所述第二轮廓线为该不接触区域内的轮廓线的中间区域的轮廓线，且所述第二轮廓线的最左侧的采样点与所述第一轮廓线的最右侧的采样点相连，且所述第二轮廓线的最右侧的采样点与所述第三轮廓线的最左侧的采样点相同；
所述根据所述第二轮廓线生成第二重构曲线，包括：
根据hMi＇＝hMi+△h，生成第二重构曲线；
其中，1≤i≤n，n为所述第二轮廓线包括的采样点的数量；hMi为所述第二轮廓线的第i个采样点的高度；hMi＇为所述第二重构曲线的第i个点的高度；△h为预设高度；所述第二轮廓线的第i个采样点与所述第二重构曲线的第i个点对应。
5.根据权利要求2所述的不吻合粗糙节理面的生成方法，其特征在于，所述第三轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最右侧的三个采样点组成的轮廓线；
所述根据所述第三轮廓线生成第三重构曲线，包括：
根据hR1＇＝hMn＇、hR3＇＝hR3和
Figure FDA0003348068810000031
生成第三重构曲线；
其中，hR3为所述第三轮廓线的从右侧开始的第一个采样点的高度；hR2为所述第三轮廓线的从右侧开始的第二个采样点的高度；hR1为所述第三轮廓线的从右侧开始的第三个采样点的高度，hR1＝hMn，hMn为所述第二轮廓线的最右侧的采样点的高度；hR3＇为所述第三重构曲线的从右侧开始的第一个点的高度；hR2＇为所述第三重构曲线的从右侧开始的第二个点的高度；hR1＇为所述第三重构曲线的从右侧开始的第三个点的高度；hMn＇为所述第二重构曲线的最右侧的点的高度；所述第三轮廓线的从右侧开始的第k个采样点与所述第三重构曲线的从右侧开始的第k个点对应，1≤k≤3；hL1为所述第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为所述第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为所述第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为所述第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为所述第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为所述第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△x为该不接触区域内的轮廓线中的相邻采样点之间的采样间隔。
6.一种不吻合粗糙节理面的生成装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取预先采集的自然节理面的典型表面轮廓线，并将所述典型表面轮廓线作为不吻合粗糙节理面的参考轮廓线；
第二获取模块，用于获取预先选取的所述参考轮廓线的至少一个不接触区域；
生成模块，用于生成各个所述不接触区域内的轮廓线的重构曲线，并根据生成的各个重构曲线和所述参考轮廓线的不接触区域之外的轮廓线，生成新的节理面轮廓曲线；其中，所述重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线除最左侧和最右侧的采样点外的区域均不接触，且所述重构曲线与对应的不接触区域内的轮廓线的坡度均方根相等；
拉伸模块，用于将所述新的节理面轮廓曲线和所述参考轮廓线进行垂向拉伸，形成不吻合粗糙节理面；其中，所述新的节理面轮廓曲线和所述参考轮廓线分别为所述不吻合粗糙节理面的上表面和下表面。
7.根据权利要求6所述的不吻合粗糙节理面的生成装置，其特征在于，所述生成模块具体用于：
针对每个不接触区域内的轮廓线，将该不接触区域内的轮廓线划分为第一轮廓线、第二轮廓线和第三轮廓线；
根据所述第一轮廓线生成第一重构曲线；
根据所述第二轮廓线生成第二重构曲线；
根据所述第三轮廓线生成第三重构曲线；
根据所述第一重构曲线、所述第二重构曲线和所述第三重构曲线生成该不接触区域内的轮廓线的重构曲线。
8.根据权利要求7所述的不吻合粗糙节理面的生成装置，其特征在于，所述第一轮廓线包括该不接触区域内的轮廓线的最左侧的三个采样点组成的轮廓线；
所述生成模块具体用于：
根据hL1＇＝hL1、hL2＇＝hL1+(hL3－hL2)+△h和hL3＇＝hL2＇+(hL2－hL1)，生成第一重构曲线；
其中，hL1为所述第一轮廓线的从左侧开始的第一个采样点的高度；hL2为所述第一轮廓线的从左侧开始的第二个采样点的高度；hL3为所述第一轮廓线的从左侧开始的第三个采样点的高度；hL1＇为所述第一重构曲线的从左侧开始的第一个点的高度；hL2＇为所述第一重构曲线的从左侧开始的第二个点的高度；hL3＇为所述第一重构曲线的从左侧开始的第三个点的高度；△h为预设高度；所述第一轮廓线的从左侧开始的第j个采样点与所述第一重构曲线的从左侧开始的第j个点对应，1≤j≤3。
9.一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至5中任一项所述不吻合粗糙节理面的生成方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至5中任一项所述不吻合粗糙节理面的生成方法的步骤。
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