本论文以甘肃北山高放废物处置预选区岩体结构面为主要研究对象,结合野外人工接触式测量及摄影测量技术获取结构面信息,在此基础上,主要研究内容和结论如下:(1)完成结构面参数数字化获取并统计分析结构面几何参数分布。利用摄影测量方法获取岩体露头图像,选用SIFT(Scale-invariant feature transform,尺度不变特征变换)算法进行图像特征匹配,获取二维裂隙坐标,基于实测控制点三维坐标,导入三维重构软件中可输出裂隙三维坐标。在此基础上完成结构面产状计算与分组、结构面迹长计算与统计分析、面密度估算等工作。(2)建立结构面随机三维网络模型并利用DE(Differential Evolution,差分进化)算法优化结构面半径与体密度参数。基于蒙特卡洛法,初步建立结构面三维随机网络模型。对比实测迹长与模型交切迹长,发现两者差异较大,确定了模型参数优化的必要性,选择DE算法对结构面半径及体密度进行优化,对比优化模型交切迹线与实测迹线,优化效果较为明显。(3)在纯随机模型中加入确定性信息,建立真实度更高的随机-确定耦合模型。基于实测裂隙迹线,获取确定性结构面信息并按照“最邻近原则”插入随机模型中,修正得到随机-确定耦合模型。改进的Cohen-Sutherland裁剪算法进行模型校验,验证耦合模型有效性。(4)基于随机-确定耦合模型,完成地下巷道开挖块体搜索研究与分析。建立地下开挖巷道模型,搜索耦合模型中所有与巷道交切的结构面,进一步完成多余结构面的剔除、封闭回路的搜索以及封闭块体搜索等工作,在进行封闭块体搜索过程中,针对可能出现的块体重叠与包含的情况,按照体积最大原则进行块体筛选与剔除,最终得到所需有效块体。计算块体在巷道表面的出现概率,为围岩的稳定性评价提供有效数据资料。(5)开发岩体结构面参数获取及三维网络模型生成与优化软件。基于Visual Studio平台,在MFC(Microsoft Foundation Classes,微软基础类库)框架下利用C++语言编写所有代码,利用OpenGL(Open Graphics Library,开放图形库)实现相关可视化,该软件可系统实现图像特征匹配迹线坐标获取、裂隙产状计算及分组、面密度计算等功能,并建立结构面三维网络模型,同时加入参数优化与块体搜索模块,为结构面研究数字化提供有效参考。