节理裂隙快速辨识与岩体质量三维表征研究

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精细描述、快速量测、直观表征岩体结构及其质量等级空间分布是解决诸多地下工程问题的基础和关键,如何高效率地进行岩体质量的评价、直观地三维展示岩体质量状况成为研究热点。本文基于Matlab开发了裂隙辨识程序提取近景摄影照片中的裂隙信息,并依托实际的矿山工程,实现了岩体质量的动态分级及其三维可视化。本文取得的主要研究成果及创新如下:(1)数字近景摄影方法克服了传统裂隙统计测量方法的不足,为实现高效精确的裂隙参数测量提供了一种可行途径。从数字图像处理、光照影响、比例尺偏差纠正等方面入手,分别提出了人工处理辨识近景摄影照片中节理几何信息、自动辨识近景摄影照片提取裂隙节理的几何信息的方法。对于工程中巨大数据量的需求而言,对近景摄影的照片质量要求较低的近景摄影照片人工裂隙辨识的优势得以凸显;而对于数据更新需求、快速获取岩体质量需求等情况,使用自动裂隙辨识程序完成则更加便捷。(2)精细、高效的岩体质量辨识新方法,将推动岩体质量量化的成果普及应用。依托于南方某铁矿实际工程,提出了优化传统岩体质量评价方法的基于近景摄影的节理裂隙快速辨识方法,验证了裂隙辨识的可行性,实现了岩体质量评价的自动化进行,并自主开发了工程岩体质量等级评价与三维可视化管理系统。该方法有效规避了人为操作误差的发生,极大地提高了岩体质量等级评判工作效率与准确率。(3)及时掌握岩体质量等级及其空间分布,可为生产优化设计提供科学依据。依据矿体、围岩等实体模型建立适用于某特定矿山的三维块体模型,将各调查点的岩体质量指标(RMR)与现场实地坐标结合创建待估岩体区域的岩体质量指标值样品点,通过距离幂次反比估值法对三维块体模型赋值得到矿山的岩体分级三维模型,实现岩体质量分级的三维可视化;对岩体质量三维分布模型进行剖切处理,获得各水平的岩体等级分布图,直观、快速确定和展示包括未揭露区域等所有区域岩体质量等级分布情况。该方法有助于充分了解区域地质情况,为地下工程的生产、设计等提供指导,给地下工程安全建设提供依据。
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