一种三维结构面粗糙度评价指标的定量确定方法

1.一种三维结构面粗糙度评价指标的定量确定方法，其特征在于:包括如下步骤：A、将岩石结构面切割成尺寸为L*L毫米的正方形块状结构面试样；B、采用激光扫描仪对结构面进行扫描，获取其数字高程分布图；C、计算或直接从激光扫描仪上获取扫描的取样间距d；D、计算结构面数字高程分布的标准差σ；E、通过沿垂直x轴分别取N条长度为L毫米的切线，对于每一条切线分别计算结构面数字高程分布的相关距离τ；计算结构面数字高程分布的相关距离τ的具体方法为：沿垂直x轴分别取N条长度为L的切线，N≥3，对于每一条切线进行计算：R z (t)＝E[z y *z y+t ]    (1)其中z y 和z y+t 表示切线上第y和y+t个点的高程；t为相对距离，为取样间距d的整数倍； 为切线上所有点高程的平均值，R z (t)表示z y *z y+t 的均值，E表示取均值，ρ z (t)表示当相对距离为t时的相关系数；通过改变t的值即可得到不同相对距离条件下的相关系数；对获取的(t,ρ z (t))散点，采用相关系数函数进行拟合；拟合结果τ即为该切线下的相关距离，对N条切线下的相关距离求平均值即为该结构面的相关距离；F、通过得到的取样间距、标准差、相关距离定量计算三维结构面粗糙度的评价指标 2.根据权利要求1所述的三维结构面粗糙度评价指标的定量确定方法，其特征在于：所述步骤A中试样为标准试样时，尺寸为100毫米*100毫米。 3.根据权利要求1所述的三维结构面粗糙度评价指标的定量确定方法，其特征在于：所述步骤C中计算扫描的取样间距d的具体方法为：d＝x i+1 -x i ＝y i+1 -y i (3)其中x i+1 和x i 分别表示第i+1和第i个点的横坐标，y i+1 和y i 分别表示第i+1和第i个点的纵坐标；或者直接从激光扫描仪的说明手册上获取该扫描仪的扫描取样间距。 4.根据权利要求1所述的三维结构面粗糙度评价指标的定量确定方法，其特征在于：所述步骤D中计算结构面数字高程分布的标准差σ的具体方法为：n＝(L/d+1) 2 (4)其中n表示激光扫描获取的总点数，L表示试样的尺寸，对于标准试样为100毫米， 表示结构面高程平均值，z i 表示结构面各点的高程。 5.根据权利要求4所述的三维结构面粗糙度评价指标的定量确定方法，其特征在于：所述相关系数函数包括指数型相关系数函数和高斯型相关系数函数ρ(t)，分别为：ρ(t)＝exp(-2*|t/τ|)              (7)ρ(t)＝exp(-2*|t/τ|) 2 (8)式中*表示乘号。 6.根据权利要求1所述的三维结构面粗糙度评价指标的定量确定方法，其特征在于：所述步骤F通过得到的取样间距、标准差、相关距离定量计算三维结构面粗糙度评价指标 的方法为包括非标准试样计算方法和标准试样计算方法。 7.根据权利要求6所述的三维结构面粗糙度评价指标的定量确定方法，其特征在于：所述非标准试样计算方法的计算公式为：其中a,b,c,e为待拟合参数，*表示乘号。 8.根据权利要求6所述的三维结构面粗糙度评价指标的定量确定方法，其特征在于：所述标准试样计算方法的计算公式为：式中*表示乘号。