CN115587443A - 岩石节理面粗糙度的确定方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

岩石节理面粗糙度的确定方法、装置、电子设备及介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种岩石节理面粗糙度的确定方法、装置、电子设备及介质，该方法包括：根据法向应力、单轴抗压强度、有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角；确定有效剪切倾角大于等于最小倾角且小于等于最大值的目标节理微元；根据公式拟合系数、最大值、目标节理微元有效剪切倾角，确定目标节理微元的面积比含量；根据节理微元临界角度、最小倾角、最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度。通过本申请的方式，能够基于实际接触微元的有效剪切倾角确定岩石节理面的粗糙度。

Description

岩石节理面粗糙度的确定方法、装置、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及岩体力学与工程地质领域，具体而言，涉及岩石节理面粗糙度的确定方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
在岩石力学与工程地质领域，岩体通常被认为具有结构特征。作为构成岩体结构重要的两个因素之一的节理使得岩体结构存在裂隙、薄弱层、以及断面之间的相互咬合，这些不均匀性影响着岩体力学的性质。节理的存在往往会削弱岩体的强度以及稳定性，对工程安全有重要影响，控制着岩石工程中岩体结构的变形及稳定。
但是目前确定的粗糙度指标大多是基于节理整个形貌的分布特点得到，而不是基于岩石实际接触的节理求得，因此不能合理反映节理剪切强度。节理上不同几何参数的节理微元的破坏类型与对抗剪强度的贡献比例不同，不能想当然认为节理倾角与节理剪切强度呈线性正比关系，而是应深入研究不同几何参数的节理微元对抗剪强度的贡献。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种岩石节理面粗糙度的确定方法、装置、电子设备及介质，能够基于实际接触微元的有效剪切倾角确定岩石节理面的粗糙度。
第一方面，本申请实施例提供了一种岩石节理面粗糙度的确定方法，该岩石节理面粗糙度的确定方法包括：
获取岩石的节理微元临界角度，岩石节理面的法向应力、单轴抗压强度、所有节理微元的有效剪切倾角，有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，公式拟合系数；
根据法向应力、单轴抗压强度、有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角；
在所有节理微元中，确定有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角，且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元；并针对每一个目标节理微元，根据公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值、目标节理微元的有效剪切倾角，确定目标节理微元的面积比含量；
根据节理微元临界角度、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度。
在一种可能的实施方式中，根据节理微元临界角度、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度，包括：
根据有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度的目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定目标节理微元的第一剪切强度总和；
根据节理微元临界角度、有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的面积比含量和有效剪切倾角，确定目标节理微元的第二剪切强度总和；
根据第一剪切强度总和、第二剪切强度总和、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和，确定岩石节理面的粗糙度。
在一种可能的实施方式中，根据有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度的目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定目标节理微元的第一剪切强度总和，包括：
通过下列公式计算第一剪切强度总和；
Figure BDA0003890443180000031
其中，τ1为第一剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000032
为所有接触微元的最小倾角，
Figure BDA0003890443180000033
为节理微元临界角度，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角，
Figure BDA0003890443180000038
为目标节理微元的面积比含量。
在一种可能的实施方式中，根据节理微元临界角度、有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的面积比含量和有效剪切倾角，确定目标节理微元的第二剪切强度总和，包括：
通过下列公式计算第二剪切强度总和；
Figure BDA0003890443180000034
其中，τ2为第二剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000035
为节理微元临界角度，
Figure BDA0003890443180000036
所有有效剪切倾角的最大值，
Figure BDA0003890443180000037
为目标节理微元的面积比含量，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
在一种可能的实施方式中，根据第一剪切强度总和、第二剪切强度总和、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和，确定岩石节理面的粗糙度，包括：
通过下列公式计算岩石节理面的粗糙度；
Figure BDA0003890443180000041
其中，
Figure BDA0003890443180000042
为岩石节理面的粗糙度，τ1为第一剪切强度总和，τ2为第二剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000043
为所有目标节理微元的面积比含量的和，
Figure BDA0003890443180000044
所有有效剪切倾角的最大值，
Figure BDA0003890443180000045
为所有接触微元的最小倾角。
在一种可能的实施方式中，根据法向应力、单轴抗压强度、有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角，包括：通过下列公式计算所有接触微元的最小倾角；
Figure BDA0003890443180000046
其中，
Figure BDA0003890443180000047
为所有接触微元的最小倾角，σn为法向应力，σc为单轴抗压强度，A0为有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，C为公式拟合系数，
Figure BDA0003890443180000048
为所有有效剪切倾角的最大值。
在一种可能的实施方式中，根据公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值、目标节理微元的有效剪切倾角，确定目标节理微元的面积比含量，包括：
通过下列公式计算目标节理微元的面积比含量；
Figure BDA0003890443180000049
其中，
Figure BDA00038904431800000410
为目标节理微元的面积比含量，C为公式拟合系数，
Figure BDA00038904431800000411
为所有有效剪切倾角的最大值，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
第二方面，本申请实施例还提供了一种岩石节理面粗糙度的确定装置，该装置包括：
获取模块，用于获取岩石的节理微元临界角度，岩石节理面的法向应力、单轴抗压强度、所有节理微元的有效剪切倾角，有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，公式拟合系数；
确定模块，用于根据法向应力、单轴抗压强度、有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角；
确定模块，还用于在所有节理微元中，确定有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角，且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元；并针对每一个目标节理微元，根据公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值、目标节理微元的有效剪切倾角，确定目标节理微元的面积比含量；
确定模块，还用于根据节理微元临界角度、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度。
在一种可能的实施方式中，确定模块，具体用于根据有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度的目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定目标节理微元的第一剪切强度总和；根据节理微元临界角度、有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的面积比含量和有效剪切倾角，确定目标节理微元的第二剪切强度总和；根据第一剪切强度总和、第二剪切强度总和、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和，确定岩石节理面的粗糙度。
在一种可能的实施方式中，确定模块，具体用于通过下列公式计算第一剪切强度总和；
Figure BDA0003890443180000051
其中，τ1为第一剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000052
为所有接触微元的最小倾角，
Figure BDA0003890443180000053
为节理微元临界角度，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角，
Figure BDA0003890443180000061
为目标节理微元的面积比含量。
在一种可能的实施方式中，确定模块，具体用于通过下列公式计算第二剪切强度总和；
Figure BDA0003890443180000062
其中，τ2为第二剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000063
为节理微元临界角度，
Figure BDA0003890443180000064
所有有效剪切倾角的最大值，
Figure BDA0003890443180000065
为目标节理微元的面积比含量，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
在一种可能的实施方式中，确定模块，具体用于通过下列公式计算岩石节理面的粗糙度；
Figure BDA0003890443180000066
其中，
Figure BDA0003890443180000067
为岩石节理面的粗糙度，τ1为第一剪切强度总和，τ2为第二剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000068
为所有目标节理微元的面积比含量的和，
Figure BDA0003890443180000069
所有有效剪切倾角的最大值，
Figure BDA00038904431800000610
为所有接触微元的最小倾角。
在一种可能的实施方式中，确定模块，具体用于：通过下列公式计算所有接触微元的最小倾角；
Figure BDA00038904431800000611
其中，
Figure BDA00038904431800000612
为所有接触微元的最小倾角，σn为法向应力，σc为单轴抗压强度，A0为有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，C为公式拟合系数，
Figure BDA00038904431800000613
为所有有效剪切倾角的最大值。
在一种可能的实施方式中，确定模块，具体用于通过下列公式计算目标节理微元的面积比含量；
Figure BDA00038904431800000614
其中，
Figure BDA00038904431800000615
为目标节理微元的面积比含量，C为公式拟合系数，
Figure BDA00038904431800000616
为所有有效剪切倾角的最大值，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，存储介质存储有处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器与存储介质之间通过总线通信，处理器执行所述机器可读指令，以执行如第一方面任一项岩石节理面粗糙度的确定方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行如第一方面任一项岩石节理面粗糙度的确定方法的步骤。
本申请实施例提供了一种岩石节理面粗糙度的确定方法、装置、电子设备及介质，该方法包括：根据法向应力、单轴抗压强度、有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角；确定有效剪切倾角大于等于最小倾角，且小于等于最大值的目标节理微元；并针对每一个目标节理微元，根据公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值、目标节理微元的有效剪切倾角，确定目标节理微元的面积比含量；根据节理微元临界角度、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度。本申请通过所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度，能够基于实际接触微元的有效剪切倾角确定岩石节理面的粗糙度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例提供的一种岩石节理面粗糙度的确定方法的流程图；
图2示出了本申请实施例提供的另一种岩石节理面粗糙度的确定方法的流程图；
图3示出了本申请实施例提供的一种岩石节理面粗糙度的确定装置的结构示意图；
图4示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了使得本领域技术人员能够使用本申请内容，结合特定应用场景“岩体力学与工程地质领域”，给出以下实施方式。对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。虽然本申请主要围绕“岩体力学与工程地质领域”进行描述，但是应该理解，这仅是一个示例性实施例。
需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
下面对本申请实施例提供的一种岩石节理面粗糙度的确定方法进行详细说明。
参照图1所示，为本申请实施例提供的一种岩石节理面粗糙度的确定方法的流程示意图，下面对本申请实施例示例性的各步骤进行说明：
S101、获取岩石的节理微元临界角度，岩石节理面的法向应力、单轴抗压强度、所有节理微元的有效剪切倾角，有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，公式拟合系数。
在本申请实施方式中，节理是指岩石中的裂隙，节理面指的是缝隙两侧的裂面。节理由多个节理微元组成。节理上不同几何参数微元的破坏类型与对抗剪强度的贡献比例不同，不能想当然的认为节理倾角与节理剪切强度呈线性正比关系，也就是说，当节理微元的有效剪切倾角大于一定临界值时，剪切强度不再变化，也就不能再认为节理倾角与节理剪切强度呈线性正比关系。
可选地，通过下列公式计算节理微元临界角度。
Figure BDA0003890443180000091
其中，
Figure BDA0003890443180000092
为节理微元临界角度，
Figure BDA0003890443180000093
为完整岩石的峰值摩擦角。
可选地，通过下列公式计算节理微元的有效剪切倾角。
tanθ*＝-tanθcosα。
Figure BDA0003890443180000101
Figure BDA0003890443180000102
其中，θ*为节理微元的有效剪切倾角，θ为节理微元的倾角，α为节理面倾向与剪切方向的夹角，t为剪切方向矢量，n为单元外法线矢量，n0为剪切平面外法线矢量。
S102、根据法向应力、单轴抗压强度、有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角。
在本申请实施方式中，接触微元指的是节理面与节理实际接触的节理微元，只有接触的节理微元才会对节理面产生破坏，也就是接触的节理微元才会对节理面产生剪切强度，所有接触微元的最小倾角指的是在所有与节理面实际接触的节理微元的倾角中最小倾角。
通过下列公式计算所有接触微元的最小倾角；
Figure BDA0003890443180000103
其中，
Figure BDA0003890443180000104
为所有接触微元的最小倾角，σn为法向应力，σc为单轴抗压强度，A0为有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，C为公式拟合系数，
Figure BDA0003890443180000105
为所有有效剪切倾角的最大值。
S103、在所有节理微元中，确定有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角，且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元；并针对每一个目标节理微元，根据公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值、目标节理微元的有效剪切倾角，确定目标节理微元的面积比含量。
在本申请实施方式中，所确定目标节理微元的面积比含量指的是有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角，且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的面积比含量。
通过下列公式计算目标节理微元的面积比含量；
Figure BDA0003890443180000111
其中，
Figure BDA0003890443180000112
为目标节理微元的面积比含量，C为公式拟合系数，
Figure BDA0003890443180000113
为所有有效剪切倾角的最大值，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
S104、根据节理微元临界角度、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度。
具体地，根据有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度的目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定目标节理微元的第一剪切强度总和。
在本申请实施方式中，当节理微元的有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度时，有效剪切倾角与剪切强度之间的关系为线性关系，第一剪切强度总和用于表征有效剪切倾角与剪切强度之间的关系为线性关系的目标节理微元的剪切强度总和，也就是有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度的剪切强度总和。
具体地，根据节理微元临界角度、有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的面积比含量和有效剪切倾角，确定目标节理微元的第二剪切强度总和。
在本申请实施方式中，当节理微元的有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值时，剪切强度不再变化，有效剪切倾角与剪切强度之间的关系不能再被认为是线性关系，第二剪切强度总和用于表征有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的剪切强度总和。
具体地，根据第一剪切强度总和、第二剪切强度总和、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和，确定岩石节理面的粗糙度。
在本申请实施方式中，根据有效剪切倾角与剪切强度之间的关系为线性关系的目标节理微元的剪切强度总和，即第一剪切强度总和、剪切强度不再变化后的有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的剪切强度总和，即第二剪切强度总和，确定岩石节理面的粗糙度。
这里，通过本申请求得的粗糙度，可以反映节理面整体的粗糙度，且该粗糙度是基于节理面实际接触的节理微元所得到的，且考虑了当节理微元的有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度时，有效剪切倾角与剪切强度之间的关系为线性关系，以及当有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值时剪切强度不再变化，有效剪切倾角与剪切强度之间的关系不能再被认为是线性关系的两种情况，因此本申请求得的粗糙度更为准确。
本申请实施例提供了一种岩石节理面粗糙度的确定方法，该方法包括：根据法向应力、单轴抗压强度、有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角；确定有效剪切倾角大于等于最小倾角，且小于等于最大值的目标节理微元；并针对每一个目标节理微元，根据公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值、目标节理微元的有效剪切倾角，确定目标节理微元的面积比含量；根据节理微元临界角度、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度。本申请通过所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度，能够基于实际接触微元的有效剪切倾角确定岩石节理面的粗糙度。
参照图2所示，为本申请实施例提供的另一种岩石节理面粗糙度的确定方法的流程示意图，下面对本申请实施例示例性的各步骤进行说明：
S201、根据有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度的目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定目标节理微元的第一剪切强度总和。
具体地，通过下列公式计算第一剪切强度总和。
Figure BDA0003890443180000131
其中，τ1为第一剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000132
为所有接触微元的最小倾角，
Figure BDA0003890443180000133
为节理微元临界角度，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角，
Figure BDA0003890443180000134
为目标节理微元的面积比含量。
S202、根据节理微元临界角度、有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的面积比含量和有效剪切倾角，确定目标节理微元的第二剪切强度总和。
具体地，通过下列公式计算第二剪切强度总和。
Figure BDA0003890443180000135
其中，τ2为第二剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000136
为节理微元临界角度，
Figure BDA0003890443180000137
所有有效剪切倾角的最大值，
Figure BDA0003890443180000138
为目标节理微元的面积比含量，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
S203、根据第一剪切强度总和、第二剪切强度总和、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和，确定岩石节理面的粗糙度。
具体地，通过下列公式计算岩石节理面的粗糙度。
Figure BDA0003890443180000141
其中，
Figure BDA0003890443180000142
为岩石节理面的粗糙度，τ1为第一剪切强度总和，τ2为第二剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000143
为所有目标节理微元的面积比含量的和，
Figure BDA0003890443180000144
所有有效剪切倾角的最大值，
Figure BDA0003890443180000145
为所有接触微元的最小倾角。
本申请实施例中提供了一种岩石节理面粗糙度的确定方法，通过有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度的第一剪切强度总和、有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的第二剪切强度总和，确定节理面整体的粗糙度。
参照图3所示，为本申请实施例还提供了一种岩石节理面粗糙度的确定装置，该装置包括：
获取模块301，用于获取岩石的节理微元临界角度，岩石节理面的法向应力、单轴抗压强度、所有节理微元的有效剪切倾角，有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，公式拟合系数；
确定模块302，用于根据法向应力、单轴抗压强度、有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角；
确定模块302，还用于在所有节理微元中，确定有效剪切倾角大于等于最小倾角，且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元；并针对每一个目标节理微元，根据公式拟合系数、所有有效剪切倾角的最大值、目标节理微元的有效剪切倾角，确定目标节理微元的面积比含量；
确定模块302，还用于根据节理微元临界角度、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定岩石节理面的粗糙度。
在一种可能的实施方式中，确定模块302，具体用于根据有效剪切倾角大于等于所有接触微元的最小倾角且小于节理微元临界角度的目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定目标节理微元的第一剪切强度总和；根据节理微元临界角度、有效剪切倾角大于等于节理微元临界角度且小于等于所有有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的面积比含量和有效剪切倾角，确定目标节理微元的第二剪切强度总和；根据第一剪切强度总和、第二剪切强度总和、所有接触微元的最小倾角、所有有效剪切倾角的最大值、所有目标节理微元的面积比含量的和，确定岩石节理面的粗糙度。
在一种可能的实施方式中，确定模块302，具体用于通过下列公式计算第一剪切强度总和；
Figure BDA0003890443180000151
其中，τ1为第一剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000152
为所有接触微元的最小倾角，
Figure BDA0003890443180000153
为节理微元临界角度，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角，
Figure BDA0003890443180000154
为目标节理微元的面积比含量。
在一种可能的实施方式中，确定模块302，具体用于通过下列公式计算第二剪切强度总和；
Figure BDA0003890443180000155
其中，τ2为第二剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000156
为节理微元临界角度，
Figure BDA0003890443180000157
所有有效剪切倾角的最大值，
Figure BDA0003890443180000158
为目标节理微元的面积比含量，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
在一种可能的实施方式中，确定模块302，具体用于通过下列公式计算岩石节理面的粗糙度；
Figure BDA0003890443180000161
其中，
Figure BDA0003890443180000162
为岩石节理面的粗糙度，τ1为第一剪切强度总和，τ2为第二剪切强度总和，
Figure BDA0003890443180000163
为所有目标节理微元的面积比含量的和，
Figure BDA0003890443180000164
所有有效剪切倾角的最大值，
Figure BDA0003890443180000165
为所有接触微元的最小倾角。
在一种可能的实施方式中，确定模块302，具体用于：通过下列公式计算所有接触微元的最小倾角；
Figure BDA0003890443180000166
其中，
Figure BDA0003890443180000167
为所有接触微元的最小倾角，σn为法向应力，σc为单轴抗压强度，A0为有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，C为公式拟合系数，
Figure BDA0003890443180000168
为所有有效剪切倾角的最大值。
在一种可能的实施方式中，确定模块302，具体用于通过下列公式计算目标节理微元的面积比含量；
Figure BDA0003890443180000169
其中，
Figure BDA00038904431800001610
为目标节理微元的面积比含量，C为公式拟合系数，
Figure BDA00038904431800001611
为所有有效剪切倾角的最大值，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
如图4所示，本申请实施例提供的一种电子设备400，包括：处理器401、存储器402和总线，存储器402存储有处理器401可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器401与存储器402之间通过总线通信，处理器401执行机器可读指令，以执行如上述岩石节理面粗糙度的确定方法的步骤。
具体地，上述存储器402和处理器401能够为通用的存储器和处理器，这里不做具体限定，当处理器401运行存储器402存储的计算机程序时，能够执行上述岩石节理面粗糙度的确定方法。
对应于上述岩石节理面粗糙度的确定方法，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述岩石节理面粗糙度的确定方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，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，又例如，多个模块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信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块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，在本申请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。
所述功能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，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述信息处理方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种岩石节理面粗糙度的确定方法，其特征在于，所述节理面粗糙度的确定方法包括：
获取岩石的节理微元临界角度，岩石节理面的法向应力、单轴抗压强度、所有节理微元的有效剪切倾角，有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，公式拟合系数；
根据所述法向应力、所述单轴抗压强度、所述有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有所述有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角；
在所有节理微元中，确定有效剪切倾角大于等于所述所有接触微元的最小倾角，且小于等于所有所述有效剪切倾角的最大值的目标节理微元；并针对每一个目标节理微元，根据所述公式拟合系数、所有所述有效剪切倾角的最大值、所述目标节理微元的有效剪切倾角，确定所述目标节理微元的面积比含量；
根据所述节理微元临界角度、所述所有接触微元的最小倾角、所有所述有效剪切倾角的最大值、所有所述目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定所述岩石节理面的粗糙度。
2.根据权利要求1所述的岩石节理面粗糙度的确定方法，其特征在于，所述根据所述节理微元临界角度、所述所有接触微元的最小倾角、所有所述有效剪切倾角的最大值、所有所述目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定所述岩石节理面的粗糙度，包括：
根据有效剪切倾角大于等于所述所有接触微元的最小倾角且小于所述节理微元临界角度的目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定目标节理微元的第一剪切强度总和；
根据所述节理微元临界角度、有效剪切倾角大于等于所述节理微元临界角度且小于等于所述所有所述有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的面积比含量和有效剪切倾角，确定目标节理微元的第二剪切强度总和；
根据所述第一剪切强度总和、所述第二剪切强度总和、所述所有接触微元的最小倾角、所有所述有效剪切倾角的最大值、所有所述目标节理微元的面积比含量的和，确定所述岩石节理面的粗糙度。
3.根据权利要求2所述的岩石节理面粗糙度的确定方法，其特征在于，所述根据有效剪切倾角大于等于所述所有接触微元的最小倾角且小于所述节理微元临界角度的目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定目标节理微元的第一剪切强度总和，包括：
通过下列公式计算所述第一剪切强度总和；
Figure FDA0003890443170000021
其中，τ1为第一剪切强度总和，
Figure FDA0003890443170000022
为所有接触微元的最小倾角，
Figure FDA0003890443170000023
为节理微元临界角度，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角，xθ*为目标节理微元的面积比含量。
4.根据权利要求2所述的岩石节理面粗糙度的确定方法，其特征在于，所述根据所述节理微元临界角度、有效剪切倾角大于等于所述节理微元临界角度且小于等于所述所有所述有效剪切倾角的最大值的目标节理微元的面积比含量和有效剪切倾角，确定目标节理微元的第二剪切强度总和，包括：
通过下列公式计算所述第二剪切强度总和；
Figure FDA0003890443170000031
其中，τ2为第二剪切强度总和，
Figure FDA0003890443170000032
为节理微元临界角度，
Figure FDA0003890443170000033
所有有效剪切倾角的最大值，xθ*为目标节理微元的面积比含量，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
5.根据权利要求3或4所述的岩石节理面粗糙度的确定方法，其特征在于，所述根据所述第一剪切强度总和、所述第二剪切强度总和、所述所有接触微元的最小倾角、所有所述有效剪切倾角的最大值、所有所述目标节理微元的面积比含量的和，确定所述岩石节理面的粗糙度，包括：
通过下列公式计算所述岩石节理面的粗糙度；
Figure FDA0003890443170000034
其中，
Figure FDA0003890443170000035
为岩石节理面的粗糙度，τ1为第一剪切强度总和，τ2为第二剪切强度总和，
Figure FDA0003890443170000036
为所有目标节理微元的面积比含量的和，
Figure FDA0003890443170000037
所有有效剪切倾角的最大值，
Figure FDA0003890443170000038
为所有接触微元的最小倾角。
6.根据权利要求1所述的岩石节理面粗糙度的确定方法，其特征在于，所述根据所述法向应力、所述单轴抗压强度、所述有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有所述有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角，包括：
通过下列公式计算所述所有接触微元的最小倾角；
Figure FDA0003890443170000039
其中，
Figure FDA00038904431700000310
为所有接触微元的最小倾角，σn为法向应力，σc为单轴抗压强度，A0为有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，C为公式拟合系数，
Figure FDA00038904431700000311
为所有有效剪切倾角的最大值。
7.根据权利要求5所述的岩石节理面粗糙度的确定方法，其特征在于，所述根据所述公式拟合系数、所有所述有效剪切倾角的最大值、所述目标节理微元的有效剪切倾角，确定所述目标节理微元的面积比含量，包括：
通过下列公式计算所述目标节理微元的面积比含量；
Figure FDA0003890443170000041
其中，xθ*为目标节理微元的面积比含量，C为公式拟合系数，
Figure FDA0003890443170000042
为所有有效剪切倾角的最大值，θ*为目标节理微元的有效剪切倾角。
8.一种岩石节理面粗糙度的确定装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取岩石的节理微元临界角度，岩石节理面的法向应力、单轴抗压强度、所有节理微元的有效剪切倾角，有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比，公式拟合系数；
确定模块，用于根据所述法向应力、所述单轴抗压强度、所述有效剪切倾角大于0的节理微元的面积总和与节理表面面积总和之比、公式拟合系数、所有所述有效剪切倾角的最大值，确定所有接触微元的最小倾角；
所述确定模块，还用于在所有节理微元中，确定有效剪切倾角大于等于所述所有接触微元的最小倾角，且小于等于所有所述有效剪切倾角的最大值的目标节理微元；并针对每一个目标节理微元，根据所述公式拟合系数、所有所述有效剪切倾角的最大值、所述目标节理微元的有效剪切倾角，确定所述目标节理微元的面积比含量；
所述确定模块，还用于根据所述节理微元临界角度、所述所有接触微元的最小倾角、所有所述有效剪切倾角的最大值、所有所述目标节理微元的面积比含量的和、所有目标节理微元的有效剪切倾角和面积比含量，确定所述岩石节理面的粗糙度。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1至7任一项所述的岩石节理面粗糙度的确定方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至7任一项所述的岩石节理面粗糙度的确定方法的步骤。
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