基于光反射率突变的受力岩石裂纹提取方法

作     者：高祥 高亚楠 GAO Xiang;GAO Yanan

作者机构：安徽理工大学矿业工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 

出 版 物：《工矿自动化》 (Journal Of Mine Automation)

年 卷 期：2022年第48卷第8期

页      面：76-84页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：安徽理工大学引进人才基金资助项目(13210153) 

主　　题：巷道围岩 裂纹识别 裂纹提取 光反射率 光反射率突变点 空间分异性 分异系数 

摘      要：裂纹识别与提取是认识围岩裂纹演变规律的基础。针对目前基于可见光照片的受力岩石裂纹提取方法对由多色矿物组成的复杂岩石(如花岗岩)裂纹提取效果较差的问题,提出一种基于光反射率突变的受力岩石裂纹提取方法。该方法包括光反射率计算、光反射率突变点识别、光反射率突变点空间分异性分析、裂纹信息提取4个关键步骤。裂纹发育引起的光反射率突变点在空间上的分异性是识别裂纹的关键特征,因此,引入反映空间点分布集中程度的指标−分异系数C,根据光反射率突变点的空间分异性判断数字图像中是否存在裂纹。判断出数字照片中存在裂纹后,一方面,通过光反射率变化速率反映裂纹活动的瞬时信息,以研究试件在何时、何处有裂纹产生或扩展;另一方面,提取出裂纹活动的累积信息,以分析一段时间内岩石表面裂纹的发育、扩展情况及贯通程度。实验结果表明:①受力岩石裂纹发育、扩展可引起光反射率突变,突变速率可达0.2/s,远大于由其他随机因素导致的变化速率(0.03/s)。②在裂纹活动时刻,光反射率突变点呈显著的空间分异现象(C值可达189),分异系数远大于随机分布时的值(C值为1)。③所提方法能够提取出裂纹活动的瞬时信息和累积信息。最后讨论了岩石破裂过程中光反射率变化的原因、所提方法的岩石力学意义及其在巷道安全巡检中的应用前景。