1.一种基于图像识别的隧道围岩地质强度指标快速判识方法,其特征在于,包括下列步骤:S1、面向图像识别的岩体地质强度指标取值量化;首先对GSI参数图表进行参数归一化处理,得到GSI取值的归一化公式Ⅰ;选取岩体结构等级SR作为表征岩体结构的参数,选取节理粗糙度系数JRC作为表征节理粗糙度的参数,按照对应的量化计算方法,得到GSI与SR、JRC关系的量化计算公式Ⅱ;GSI的量化计算方法为:选用岩体结构等级SR作为表征岩体结构特征的参数,选用粗糙度系数JRC作为表征节理粗糙度的参数;岩体结构等级SR的取值范围为0~100,数值越大代表岩体越完整,数值越小则代表节理越发育;粗糙度系数JRC的取值范围为0~20,数值越大表示节理越粗糙,数值越小表示节理越光滑;将GSI与SR和JRC的关系在坐标系中表示出来,计算公式表示为:GSI=2.6SR+0.25JRC-0.0094SR 2 +0.0027JRC 2 -2.7762-式Ⅱ;S2、岩体图像分割及尺寸标定;对待测岩体进行照片拍摄,并通过激光网格分割图像并标定图像真实尺寸,得到分割后的标准图像,为后续图像识别算法提供基础;S3、通过图像识别获取岩体结构等级;通过对步骤S2得到的标准图形进行图像识别,获取节理体积密度,从而通过节理体积密度J V 计算出岩体结构等级SR;S4、通过图像识别获取节理粗糙度系数;通过对步骤S2得到的标准图形进行图像识别,获取节理分形维数,基于Barton标准剖面线,将分形维数作为计算节理粗糙度系数JRC的参数,通过分形维数计算节理粗糙度系数JRC;S5、完成隧道围岩地质强度指标的判识;将步骤S3得到的岩体结构等级SR和步骤S4得到的节理粗糙度系数JRC带入到步骤(1)中的GSI与SR、JRC关系的量化计算公式Ⅱ中,得到的GSI值与GSI参数图表中的取值进行对比,获取对应的隧道围岩地质强度指标,即完成了基于图像识别的隧道围岩地质强度指标的判识。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的隧道围岩地质强度指标快速判识方法,其特征在于,所述步骤S1中,对GSI取值图表进行参数归一化处理的具体方法包括:以节理粗糙度为横坐标、岩体结构特征为纵坐标建立坐标系,岩体结构特征用系数s表示,取值范围为0~1,数值越大表示节理越发育;节理粗糙度用j表示,取值范围为0~1,数值越大表示节理越粗糙;参数归一化后,GSI和系数s和j的关系在坐标系中表示出来;归一化公式表示为:GSI=-44.54s+24.77j-3.76s 2 +26.87j 2 +45.53-式Ⅰ。
3.根据权利要求1所述的基于图像识别的隧道围岩地质强度指标快速判识方法,其特征在于,所述步骤S2中,通过激光网格分割图像并标定图像真实尺寸的方法为:在照片拍摄时,向待测岩体发射1m×1m的激光网格,从而得到图像上岩体的实际尺寸;同时,利用激光网格,将图像进行分割为若干个1m×1m标准图像,以便后续进行图像识别。
4.根据权利要求3所述的基于图像识别的隧道围岩地质强度指标快速判识方法,其特征在于,所述步骤S3中,通过图像识别获取岩体结构等级的方法包括:S3.1通过两条垂直测线计算节理体积密度通过两条垂直测线计算节理体积密度J V 的计算方法为:其中,Nx、Ny为沿水平方向和竖直方向测线上的节理数;Lx、Ly为沿水平方向和竖直方向测线的长度;S3.2通过二维图像计算节理体积密度首先将步骤S2得到的岩体标准图像进行预处理,然后沿水平方向和竖直方向分别布设测线,两个方向分别按照等间距布设测线n条,水平方向分别为:lx1,lx2,……lxn,竖直方向分别为:ly1,ly2,……lyn,计算每条测线上与该测线相交的节理数,然后取平均值:计算得到Nx和Ny之后,即可通过式(3)计算节理的节理体积密度J V ,在计算中沿水平方向和竖直方向测线的长度Lx和Ly均为1m;S3.3改进的岩体结构等级计算方法根据不同数量级的节理体积密度J V 与岩体结构等级SR的关系,将其范围进行划分,按照步骤S3.2计算得到的节理体积密度J V 的不同等级,计算出岩体结构等级SR:
5.根据权利要求4所述的基于图像识别的隧道围岩地质强度指标快速判识方法,其特征在于,步骤S3.2中对岩体标准图像进行预处理的方法为:首先将分割后的1m×1m的岩体图像转化二值图像,图像中的任何像素点的灰度值均为0或者255,分别代表黑色和白色;然后对图像进行滤波处理,过滤掉图片中的阴影部分,以减少对图像识别计算的干扰。
6.根据权利要求4所述的基于图像识别的隧道围岩地质强度指标快速判识方法,其特征在于,所述步骤S4中通过图像识别获取节理粗糙度系数的具体方法包括:S4.1通过图像识别得到节理分形维数对步骤S2得到的岩体标准图像进行图像识别,提取图像中所有的裂隙的几何形态,通过盒计数法计算分形维数D;S4.2通过节理的分形维数计算节理粗糙度系数JRC采用分形维数D来进行计算节理粗糙度系数JRC的计算公式:JRC=-178.9985(D-1)-2.1039—(8);将步骤S4.1中得到的分形维数D带入到式(8)中即可计算得到节理粗糙度系数JRC。