改进的区域生长算法在三维激光点云识别岩体结构面中的应用

交错分布的结构面构成了岩体中的薄弱部位,准确高效的岩体结构面识别和特征信息提取可为岩体稳定性评价提供重要依据。三维激光扫描技术可以极大地提高结构面勘测效率和精度,但目前主流的点云分析算法存在结构面边缘识别模糊、点云分割准确性不能满足结构面特征信息提取精度等问题。因此,考虑岩体结构面点云位置与其邻域的空间关系,利用KD-tree数据结构进行最邻近搜索的体素下采样,在稳健随机Hough变换的基础上改进了区域生长算法,通过多特征值对区域生长分割参数进行修正,依据点云法向量差值和特征终值进行结构面分割,实现了结构面产状、间距、延展度信息的提取。研究结果表明:与传统的主成分分析法和随机抽样一致法相比,在室内块体模型组成的24个结构面中,该方法在相同区域具有更高的识别率和准确率,既能在复杂变化的平面区域保证数据的完整识别,也能在平面的尖锐位置较好地分割边缘点云。利用该方法可以将24个结构面分为6组,并在识别数据中获取对应的结构面特征信息,与实际测量结果相比,角度信息误差约为1°,距离信息误差1cm以内。利用该方法在长江干流蟒蛇寨斜坡岩体中成功识别出3组结构面同时计算各组结构面间距与延展度信息,并采用赤平投影图分析不同结构面组对斜坡稳定性的影响。所提出的方法在室内模型及现场斜坡验证效果良好,可以为岩体结构面识别分割提供稳定且有效的技术支撑。

断陷湖盆陡坡带砂砾岩体沉积期次的划分技术

综合地震、测井及钻井信息,建立以三维地震资料的层序地层解释为基础,以岩心、成像测井资料作标定,以单井测井信号小波变换分析为核心的砾岩体沉积旋回划分技术。利用成像测井资料进行沉积旋回识别的关键在于合理实现"图像"与"岩相"的转换,并利用岩心资料对地层成像测井图像进行刻度,消除地质解释的多解性,建立不同类型的岩相模式。通过地震约束和岩心、成像测井标定下的测井信号多尺度、高分辨率的小波变换分析,可将一维测井信号变换到二维时频域,便能很好地反映信号的周期特征和局部异常,进而为砂砾岩体的旋回划分和内部结构解剖提供技术支持。对济阳拗陷车镇凹陷陡坡带古近系巨厚砂砾岩体的实际分析结果表明,该技术对于用生物化石或测井组合法难以进行地层划分和对比的砂砾岩发育区的沉积期次划分和内部结构解析具有较好的应用前景。

ShapeMetrix3D系统在甲玛矿工程地质调查中的应用

针对目前岩体结构面信息获取,尤其在高原矿山上,主要是以人工现场接触测量为主,劳动强度大、效率低下的现状,借助先进的ShapeMetrix3D三维数字摄影测量系统,对甲玛矿4420m、4440m、4460m、4465m及4490m五个分段的巷道岩体结构面进行摄影测量,对获取到的结构面参数进行分组、分析,得到结构面几何特征参数的详细数据,并对其进行数理统计计算、分析,拟合出结构面各种几何信息的概率分布模型。通过选取典型测点进行结构面扫描分析,统计得到各分段各岩性结构面优势产状分布规律、所有分段各岩性结构面优势产状分布规律,结果表明:甲玛矿整体上岩体节理状态中等,个别中等偏下,其中,4465m分段最好,4440m、4460m分段次之,4420m、4490m分段最差。本文通过对甲玛矿地下巷道进行结构面几何参数统计,为甲玛矿下一步岩体稳定性分析等工作提供定量依据。

基于掌子面岩体结构扫描的隧道岩体力学参数确定方法研究

由于岩体赋存环境的特殊性和复杂性,使得岩体具有明显的非均质、不连续及各向异性等特点,快速准确获取岩体力学参数对于岩土工程设计和施工意义重大。针对GSI围岩分级系统量化问题,以某隧道工程为背景,引入基于数码成像的掌子面地质特征信息系统,通过采集掌子面结构面信息数据,采用图像信息处理技术及掌子面图像网格划分法确定RQD值,并设计了相应的岩体力学参数计算流程,以快速确定不同围岩段的岩体力学参数;将新方法与BQ法、RMR法、费森科法、M.Georgi法进行对比分析,结果显示,新方法计算得到的岩体力学参数与BQ法相符、与RMR法等效、与费森科法和M.Georgi法较为接近。综合分析认为,采用新方法确定的岩体力学参数具有较高的准确性和合理性,可为快速获取岩体力学参数提供参考。

基于三维点云的边坡岩体结构面提取方法与应用

结构面在空间上的展布是岩体稳定性的重要影响因素,为解决传统结构面调查风险高、效率低,一般智能识别方法不适用于结构面发育破碎区的问题,基于三维激光点云数据,提出了一种精准、简便提取结构面并获取其产状信息的方法。首先,基于局部邻域熵函数最小准则改进了点云主成分分析算法,获取点云法向量信息;然后,利用区域生长算法对点云法向量夹角及曲率阈值进行分析,识别出了结构面;最后,通过法向量坐标转化获取结构面产状信息并对其进行分组。以青海黄藏寺某裂隙岩体为例,现场识别测试结果表明,该方法可以精准、简便地提取岩体结构面产状信息。