基于数字式全景钻孔摄像技术的矿山岩体结构面特征研究

结构面几何特征参数的分析是工程地质评价岩体特征的重要依据。应用数字式全景钻孔摄像技术清晰、直观地观测深部岩体的结构面发育特征,在测孔图像的基础上,通过对某矿山自然崩落法开采区钻孔中岩体结构面的识别、解译,获取了岩体内部结构面的产状、密度、开度信息;并利用Terzaghi修正法对结构面产状取样偏差加以修正,探讨了地下矿山开采对岩体结构面的扰动机理。结果表明:结构面的密度、开度与岩体深度相关,钻孔上部岩体结构面密集,开度较大,钻孔下部岩体结构面密度较小,结构面闭合;钻孔内共分布4组优势结构面,测孔图像识别结果与钻孔取芯情况一致,解译出的产状与现场人工地质测绘结果吻合;自然崩落法采矿对上覆岩体扰动较大,采矿扰动后结构面在各个方向均有发育,上覆岩体有向矿体崩落区塌陷的趋势。

基于数字式全景钻孔摄像技术的CFG桩完整性检测

CFG桩在软土处理中应用广泛,保证其桩的完整性十分关键。结合流砂层CFG桩实体工程,对钻孔进行了数字式全景钻孔摄像的测试工作,通过"后处理软件"对现场采集的原始摄像资料进行了细致处理,完成了钻孔孔壁的数字成图,形成每个钻孔的"孔壁全景展示图",并同钻探取芯进行了对比分析,为数字式全景钻孔摄像技术在CFG桩完整性检测中应用提供了技术参考。

数字式全景钻孔摄像在某洞室勘察中的应用

在地下洞室的勘察中,数字式全景钻孔摄像通过对钻孔孔壁的拍摄处理,给出了全孔的孔壁展开图和三维虚拟岩芯图,并对深层岩脉、节理、裂隙的产状和宽度进行量化的统计,为地下洞室的布置和岩石质量评价提供了翔实可靠的数据。通过工程实例阐述了数字式全景钻孔摄像技术在花岗岩地区地下洞室勘察中的应用。

基于数字钻孔摄像技术的岩层结构面统计

运用数字式全景钻孔摄像技术对钻孔孔壁进行全方位拍摄,可直观地了解到岩层内部的裂隙分布情况。在数字图像处理的基础上,理论研究了钻孔全景图像的平面化展开,且对得到的展开图进行拼接并形成了完整的孔壁展开图。结果表明,对不同深度的钻孔结构面产状进行量化统计,证明了运用数字钻孔摄像技术对结构面进行统计是可行的。

钻孔摄像技术的发展与现状

基于光学技术的钻孔摄像设备能以照相胶片或视频图像的方式直接提供钻孔孔壁的图像。全景技术的实现使同时观测360°钻孔孔壁成为可能,而数字技术的应用则提供了形成、显示和处理这些图像的能力。所有的图像不仅可用于定性地识别钻孔内的情况,而且还可准确地获得相关的数据并进一步从事定量分析。钻孔摄像技术具有广阔的应用,主要包括岩土工程、工程地质、土木工程、石油工业、采矿工程、冰川研究等诸多方面。据此,全面地回顾了钻孔摄像技术的发展历史和当前的现状,描述了在各个阶段出现的设备技术特征,对数字光学成像系统的原理、光源设计、图像处理和精度进行了对比,给出了以单环技术和图幅技术为定义的数字光学成像系统,最后讨论了钻孔摄像技术将来的发展方向。

数字钻孔摄像在小浪底帷幕灌浆检测孔中的应用

为了评价帷幕灌浆效果,将数字钻孔摄像技术应用到小浪底水利枢纽3号灌浆洞3个灌浆质量检查孔中。通过数字钻孔摄像得到的孔壁图像资料,对钻孔内发育的节理裂隙、破碎带和砂浆充填情况进行了分析研究,结果表明:灌浆时浆液在外压下,主要沿连通性较好、延伸较远的裂隙向孔外岩体渗透。与渗流路径相连通的裂隙或延伸较短的裂隙,被浆液直接充填凝固后形成水泥结石。与渗流路径没有连通的裂隙则被忽略,或在灌浆压力下劈裂而部分充填,造成全充填、半充填和砂浆流出等几种充填效果;破碎带充填与否主要与破碎带的规模、性质和与灌浆洞连通性有关。小浪底水利枢纽3号灌浆洞内的灌浆效果是明显的;将数字钻孔摄像技术应用于检查帷幕灌浆质量,分析灌浆浆液渗流路径,也是可行的。

数字图像处理技术在工程地质编录中的应用

文章介绍了数字图像处理(DIP)技术在工程地质编录方面的新应用及其发展动向,讨论了其对传统的地质编录方法和手段带来的改变和冲击,并论述了数字图像处理在工程地质编录中的主要应用有宏观岩芯图像扫描分析系统、数字式全景钻孔摄像处理系统、地质编录信息系统等。

顶板诱导致裂的数字探测及其分形特征研究

为观测采空区顶板诱导崩落的实施效果,研究采动影响与人工爆破强制诱导耦合作用下顶板岩体内节理、裂隙等不连续结构面的发育与矿岩破裂失稳崩落的关系,采用数字式全景钻孔摄像系统对顶板诱导崩落预裂钻孔进行了探测。探测结果表明,在实施预裂爆破钻孔内预裂缝从爆破点直至孔底,宽度达到20～40 mm,炮孔处理后至今顶板平均跨落厚度为30～40 m,诱导效果显著。岩体内以高陡倾角、窄隙宽和短隙长的次生裂隙群发育为主,微裂隙群的扩展、贯通最终导致岩体由顶板底部向上逐步剥离冒落。耦合扰动与单一采动扰动岩体内裂隙的发育情况差异明显。采用分形理论对不同钻孔同一深度的裂隙发育特征进行描述,得出不同诱导作用下岩体内裂隙数分维值及关系曲线。分析表明,诱导作用下岩体内的裂隙产生及其演化具有自相似性,其分维值随着诱导步距的推进不断增大。

顶板诱导致裂裂隙数字探测分析

采用数字式全景钻孔摄像系统,宏观探测了顶板围岩诱导致裂失稳崩落的裂隙形态,从裂隙的三维图像与空间坐标关系,对裂隙的产状和隙宽等参数进行了定量的数字化探测、处理与还原。运用统计学原理,对裂隙宏观形态的参数进行了统计,综合评价了矿岩诱导致裂裂隙扩展的定量关系。分析结果表明,数字式全景钻孔摄像系统可以直观可视和定量精细描述裂隙的形态。诱导裂隙发育、扩展以及裂隙的演化规律表明,回采扰动和强制爆破诱导耦合技术有利于顶板围岩致裂失稳崩落,从而达到诱导崩落顶板处理采空区的目的。

煤岩体结构钻孔观测手段综述

论述了开展煤岩体结构观测的重要性及钻孔观测手段的发展现状,提出了钻孔观测判定煤岩体结构的最佳途径,重点介绍了数字式全景钻孔摄像系统的结构、优点和实际观测效果,阐明推广高清晰度数字式全景钻孔成像系统的必要性。