(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210279954.5 (22)申请日 2022.03.21 (71)申请人 长安大学 地址 710064 陕西省西安市雁塔区南 二环 路中段 申请人 中铁十二局集团第三工程有限公司 　 中交第一公路勘察设计 研究院有限 公司 (72)发明人 吴谦　毛雪松　陈欣怡　陈常明　 赵立廷　王悦月　张利涛　黄亚飞　 杨满仓　刘军勇　尹利华　 (74)专利代理 机构 西安正华恒远知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61271 专利代理师 傅晓(51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06V 10/44(2022.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演 化特征识别方法 (57)摘要 本发明公开了一种风化过程中软岩填料颗 粒形状轮廓演化特征识别方法， 通过对风化过程 中软岩填料颗粒的形状轮廓进行提取及定量分 析， 揭示风化过程中软岩填料颗粒形状的演化特 征， 本次发明采用Image ‑Pro Plus软件， 可对风 化前后样 本中各个粒径大小进行测量， 对其特征 参数进行分析。 可以有效的定量化分析软岩填料 颗粒的崩解破碎行为， 可加深对 软岩填料颗粒的 破碎机理的理解， 并能够促进对 软岩填料路用性 能的认知。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 114662192 A 2022.06.24 CN 114662192 A 1.一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演化特征识别方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： S1、 模拟风 化过程并获取 软岩颗粒轮廓特 征； S2、 随机对 模拟风化之后的软岩颗粒进行分组； S3、 利用数字图像处 理算法对每组软岩颗粒进行处 理， 计算软岩颗粒的评价 参数； S4、 根据S3计算的评价参数得到不同粒组软岩填料颗粒风化前后形状轮廓的演化特 征。 2.根据权利要求1所述的一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演化特征识别方法， 所述S1具体步骤为： S11、 将软岩填料放置 于自然环境； S12、 运用最大密实度曲线理论中的N法对软岩填料进行级配设计， 具体方法为： 其中， pm为集料颗粒在筛孔孔径Dm上的通过百分含量； Dm为特定筛孔孔径； m为特定筛 孔； Dmax为集料的最大 粒径； n为形状系数； S13、 将级配集料放入烘箱进行烘干处理， 将烘干后的填料装入金属盘中， 盘底设有 2.5cm直径的孔洞， 并覆盖直径1mm的塑料筛网， 便于排水， 其中填料均匀分布且厚度不超过 1cm； S14、 将金属盘放置于自然环境中， 并定期对其中的填料取出烘干， 以5mm为分界线， 轮 廓分析针对大于 5mm的颗粒进行选择； S15、 将5～10mm、 10～20mm、 20～40mm粒组的填料进行四等分， 并在每等分中随机取样 一份， 即每个粒组取平行样四份， 将其分别记为GS5～10‑i‑j， GS10～20‑i‑j， GS20～40‑i‑j， 每份样 本中取样颗粒为10 0； S16、 设置参照标尺白板， 在其正上方固定好高清相机， 调整好相机角度， 对不同样本中 的料粒进 行拍照， 同一粒档填料拍摄过程中相机位置、 相机拍摄参数保持不变， 且排列应材 料分布随机且互不重合、 接触； S17、 对排列好的每份样本进行拍照， 获取粒料排列图像， 将拍完照的粒料重新混合后 放到自然环境中进行 下一周期的风 化作用。 3.根据权利要求2所述的一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演化特征识别方法， 其特征在于， 所述S3中使用Image ‑Pro Plus软件数字图像处理模块来处理风化过程中软岩 崩解所得颗粒的图像， 进 而计算得到软岩颗粒的相关评价 参数， 具体方法为： S31、 将拍摄得到的照片导入Image ‑Pro Plus软件， 使用软件对比增强面板上的面板上 的亮度、 对比度和伽马校正控制增强图像， 对图片进行 预处理； S32、 利用A OI工具对各粒料进行轮廓描绘， 并通过convert  AOI to object生成测量对 象， 测量每 个颗粒的面积、 周长、 长轴尺寸、 短轴尺寸形状参数； S33、 对GS5～10‑0‑2、 3、 4进行S31～S32步的操作， 得到5～10mm粒档四份样本在未风化作 用下所有颗粒的面积、 周长、 长轴尺寸、 短轴尺寸、 等效粒径、 丰度、 圆形度、 形状系数等参 数； S34、 对GS10～20‑0‑1、 2、 3、 4和GS20～40‑0‑1、 2、 3、 4八份样本， 进行S31 ‑S33步的操作， 即可权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114662192 A 2得到每个周期风 化作用下填料不同粒档内颗粒的形状参数及其分布特 征。 4.根据权利要求3所述的一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演化特征识别方法， 其特征在于， 所述S32中等效粒径D、 丰度C、 圆形度R、 形状系数 F参数的计算方式为： 与颗粒投影面积相等的圆面积， A为颗粒实际面积； B为颗粒短轴尺寸， L 为颗粒长轴尺寸； A'为颗粒外 接圆面积； P＝ πD， P为与颗粒等 面积圆周长， S为颗粒实际周长 。 5.根据权利要求1所述的一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演化特征识别方法， 其特征在于， 所述S4具体包括： S41、 从第二周期开始利用每个周期内的软岩颗粒的评价参数对上个周期的软岩颗粒 的评价参数进行对比， 得到软岩的稳定程度； S42、 利用灰色关联度分析方法计算软岩填料风化后的形状参数与其对应稳程度之间 的关系， 得到关联系数。 6.根据权利要求5所述的一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演化特征识别方法， 其特征在于， 所述S41中， 软岩的稳定程度计算方式为： 其中， SD(i,i+1)为关联程度； I 为软岩填料的耐崩解 性指数； i 为月份。 7.根据权利要求5所述的一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演化特征识别方法， 其特征在于， 所述S42中灰色 关联度分析 方法的具体步骤为： S421、 将稳定程度作为 参考数列， 丰度、 圆形度、 形状系数为比较数列计算关联系数； S422、 求取关联系数的平均值， 并以所求取的平均值表示比较数列和参考数列的关联 程度大小。 8.根据权利要求7所述的一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演化特征识别方法， 其特征在于， 所述S421中关联系数的计算方式为： 其中， y(k)为参考数列， xl(k)为比较数列， k为周期， ρ 为分辨系数， Δl(k)为参考数列与 比较数列差值的绝对值。 9.根据权利要求7所述的一种风化过程中软岩填料颗粒形状轮廓演化特征识别方法， 其特征在于， 所述S42 2中关联系数的平均值计算方式为： 其中， n为样本总数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114662192 A 3