数字钻孔图像岩体结构面自动化识别方法

数字钻孔摄像技术能准确获取钻孔中岩体结构面特征信息,针对现有数字钻孔图像分析人力需求量大、主观性强、计算量大的不足,研究提出方案实现数字钻孔摄像技术采集的钻孔内壁图像自动识别。首先,用二维伽马函数光照自适应矫算法对图像进行光照均匀处理,利用经过预训练的DexiNed网络对矫正后图像边缘进行特征提取;其次,提出Epremoval方法处理边缘点噪声提取感兴趣区域;最后,根据正弦曲线泰勒展开式对图像中的表征数据进行多项式拟合。通过对得到曲线进行计算、空间变换和数理变换得到岩体结构面参数。以某隧道工程的数字钻孔图像为例,研究提出的算法结果优于人工辅助判读结果。

基于数字钻孔图像的结构面连通性研究

探讨钻孔内结构面在探测区域的空间延展性及两两钻孔间结构面连通所应满足的条件,并从结构面深度位置、两侧岩性及充填情况等方面进行结构面相关性研究,进一步确定两两钻孔岩体结构面的对应连通关系,最后通过开滦集团唐山矿区两两钻孔间结构面的连通性实例分析,证明通过数字钻孔图像确定结构面连通性的方法是有效可行的。

基于数字钻孔影像的深部结构面类型识别及发育特征研究

深部岩体中不同类型的结构面对地下水封洞库的稳定性和水封条件产生不同的影响效应,开展深部岩体中结构面类型识别与发育特征研究具有非常重要的意义。结合黄岛地下水封洞库工程,基于数字钻孔影像技术,从曲线的形状、宽度、颜色、交错关系以及曲线周围岩石岩性等方面分析了洞库区深部发育的4类结构面的钻孔影像特征,并以ZK8中120m^-60m段为例进行了深部结构面类型识别和发育特征研究。结果表明:(1)洞库区各类结构面具有不同的钻孔影像特征,可以借此开展深部结构面发育特征的分类研究;(2)洞库区构造节理和变质分异面发育数量沿纵深方向呈现逐渐减小的特征,且变质分异面仅发育在30m高程以上区域,岩脉侵入节理主要发育于局部较小范围,对洞室群的影响视其发育位置而异。因此应注重对深部结构面发育特征的研究,为工程建设提供翔实可靠的依据。

数字钻孔摄像与钻孔CT层析成像测试试验

数字钻孔摄像从侧视视角对整个钻孔的360°孔壁进行连续摄像,通过图像特征对孔内地质现象进行定性描述和定量分析,具有高分辨率、高井壁覆盖率和直观可信等特征;而钻孔CT层析成像利用弹性波波场特性,获得声波在不同介质中传播速率,从而反映井间地质体的几何形态和物理特征。将这两种勘测手段联合能够发挥很好的互补性作用。数字钻孔摄像能够提供直观精确的孔壁全景图像,为钻孔CT层析成像测试结果提供佐证;而钻孔CT可延伸钻孔摄像的二维信息,对地质构造在钻孔间的发育情况进行三维空间上的分析。提出这样一种联合测探手段,并在一定向钻工程勘测中对其可行性进行试验,从而为进一步地质空间模型的建立提供实际支持。

数字式全景钻孔摄像技术与数字钻孔

数字式全景钻孔摄像技术代表了钻孔摄像技术的发展方向 ,它的主要特征是全景技术和数字技术 ,它获得的钻孔的数字信息是建立“数字钻孔”的基础。本文系统地介绍了数字式全景钻孔摄像技术的形成、理论基础、关键技术和应用情况 ,提出了“数字钻孔”的基本概念 ,分析了两者的相互关系。

基于数字钻孔成像技术的岩石锚杆基础设计研究

某钢筋混凝土框架结构教学楼处于风化页岩地基上,采用岩石锚杆基础,通过数字钻孔成像技术查明了工程场地的主要岩层完整性。实践证明,基于数字钻孔成像技术,选用岩石锚杆基础可充分发挥原状岩体的力学性能,避免土石方大开挖,使得建筑物周围植被免遭破坏,取得了良好的社会和经济效益。

数字钻孔摄像技术在路基路面检测中的应用

数字式全景钻孔摄像技术是一种先进的工程检测技术,其主要特点是获得的钻孔数字信息简单、直观、实用。介绍该技术首次在高速公路路基路面病害检测中的应用,收到较好效果。

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。

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。

深埋隧洞TBM开挖损伤区形成与演化过程的数字钻孔摄像观测与分析

以锦屏II级水电站3#引水隧洞为研究对象,通过事先开挖的平行于引水隧洞的2-1#试验支洞,利用数字钻孔摄像技术,对TBM掘进过程中围岩的开挖损伤区进行原位测试。基于对一系列不同时段的360°钻孔全景数字图像的综合分析,给出岩体的结构特性,得到隧洞开挖全过程中围岩裂隙的产生、发展和闭合的演化过程,分析该施工条件下的开挖损伤区范围、裂隙演化与TBM施工的关系,并探讨开挖损伤区的形成和演化机制。研究成果为现场支护设计、支护时机、围岩变形特性和地质资料分析提供直接依据。

基于颜色特征的数字钻孔图像溶隙结构识别方法

针对数字全景钻孔摄像系统获取的实测图像,提出了一种基于颜色特征的数字式钻孔图像溶隙结构识别方法。利用岩层中的典型结构,如土质层、溶隙在颜色上与普通岩石具有较大差异性的特点,首先建立了一个自适应HSV颜色空间溶隙结构检测模型,利用该模型获取溶隙结构的二值化图像;对该二值化图像进行滤波处理;然后从处理后的二值化图像进行分区像素密度统计来确定土质层或溶隙区域的深度、面积及方位角等信息,从而实现数字式钻孔图像中溶隙结构的自动识别。通过对大量数字式钻孔图像进行试验并与对应的钻孔雷达图像进行结果对比表明,其方法能对全孔图像的溶隙和土质层进行快速、准确地自动化检测与定位,为钻孔图像岩体结构的自动识别与工程应用提供了一种新的可靠方法。

高清数字钻孔电视技术研发及其在水电工程中的应用

钻孔电视是能直观获得钻孔孔壁原状图像的地球物理方法,高清数字钻孔电视技术采用了先进的时间定时器,改进了光学工艺,加入了人-机互动调色功能的高分辨率摄像头,应用了消除电磁场对图像影响的处理技术,使其具有高精度、高分辨率和高保真度等特点。在某水电站坝址和围堰深厚覆盖层可视化研究中,利用高清数字钻孔电视技术,可清晰地获得钻孔孔壁原状图像,从而有效地查明工区的地质情况,为顺利施工提供技术保障,并为建立"数字化电子岩芯库"奠定了坚实的基础。

基于数字钻孔图像的岩体结构面连通性判别方法与试验研究

结构面是具有一定规模的地质界面,判断结构面在空间上的延展范围是岩体结构研究中的重要内容。通过空间几何与向量分析等数学方法,推导出多个钻孔内结构面连通性的判别方法,快速筛选出可能连通的结构面,并结合相关特征进一步判断结构面连通性,形成一套基于数字钻孔图像的结构面连通性判别方法,并开展室内试验对判别方法进行验证,在试块中预设特定参数结构面,设置多组钻孔并开展钻孔摄像测试,识别提取钻孔图像中的结构面信息,进行结构面连通性分析。试验结果表明:结构面连通性判别方法在平直结构面和有一定起伏角与粗糙度的结构面中都可以适用;钻孔倾斜不影响利用钻孔摄像判断结构面连通性,空间内任意两个钻孔内的结构面均可以此方法判断结构面连通性;该分析方法能够快速完成结构面连通性判别,适合深钻孔海量结构面的连通性判别及筛选。岩体结构面连通性判别方法成功应用于西昌铁矿的边坡勘测工程,得到了矿山边坡内部结构面与破碎带分布及其连贯性信息,为滑坡灾害预警、边坡加固方案提供了参考。

基于数字钻孔的钻头磨损与随钻参数关系研究

通过随钻参数反演岩石力学参数是数字钻孔技术的核心问题,PDC钻头是数字钻孔技术中破岩的主要结构。为了分析PDC钻头磨损程度对随钻参数的影响,基于煤矿液压锚杆钻机建立了数字钻进系统。利用该系统进行了钻头不同磨损程度下的数字钻进试验,同时结合有限元软件对钻进过程进行模拟,研究了PDC钻头磨损条件下随钻参数的变化规律。研究结果表明:钻进过程中各随钻参数之间的相关性与岩石强度变化规律显著;随钻参数对钻头磨损程度响应明显,在相同动力以及岩石强度条件下,钻进速度随着钻头磨损程度的增大而减小,钻杆扭矩随磨损程度增加而增大。试验结果与数值计算结果变化规律一致,证明了钻头不同磨损程度对于数字钻孔技术确定岩石性质具有重要影响。该研究为PDC钻头在数字钻孔中合理调整钻进参数以及反演岩石力学参数提供了参考。

数字钻孔图像兴趣区域分割与岩体结构面特征识别

针对现有数字钻孔图像分析技术的不足,提出新分析方案以实现数字钻孔摄像技术(BCT)所采集钻孔内壁图像的自动化、定量化结构面检测、识别与分析.首先,对数字钻孔图像进行预处理,设计特征信号DH,检测并获取兴趣区域;然后,使用低精度Hough变换快速检测结构面兴趣区域内的结构面分布特征,利用聚类算法分离出单一结构面后,针对单一结构面进行亚像素级Hough变换,以获取结构面的正弦参数;最后,根据结构面正弦参数,计算出结构面的倾向、倾角等信息.通过对如美水电站左坝肩数字钻孔图像实例进行分析,利用本算法完成图像中结构面的自动分割与特征识别,成功获取其几何信息,并与传统人工辅助方案结果进行对比,验证了该算法的可靠性.

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。

首都圈地区数字化钻孔应变观测资料分析

结合地震活动性、气压及钻孔体应变观测资料,对首都圈地震活动与应变场变化关系进行了研究。结果表明:首都圈地震活动与测区钻孔体应变信息合成值的异常变化具有密切关系;地震活跃时间与体应变变化的时间同步;地震活跃区与体应变增强性异常变化分布区域一致。

数字化钻孔体应变干扰机理及异常分析

对山东省钻孔体应变仪数字化观测资料的干扰及突跳异常进行了分析、讨论 ,认为 :(1)山东省四个台站的钻孔体应变观测资料不同程度地受降雨、地下水位、气压、温度的影响 ,其中 ,烟台台体应变观测受到的干扰最多 ,影响最显著 ,主要与其钻孔的地质条件有关。 (2 )长清台体应变观测资料中出现的几次突跳异常是由井孔内破碎带处掉下的岩块引起的变化。

福建省数字化钻孔体应变观测资料质量初步分析

对整个福建省的钻孔体应变仪器运行状况进行了综合评价,并对4个台站的观测资料质量进行了分析,用M2波潮汐因子及其相对中误差等来衡量其总体精度和稳定性,还分析了钻孔应变观测的干扰机理和特征,希望能够正确地认识以及排除观测资料中的非异常信息,提高观测精度,为地震分析预报提供可靠的前兆资料。

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。