[發明專利]基于三維激光掃描的露天礦山邊坡巖體節理產狀快速精細取值方法

有效

• 申請號: 201810585553.6
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108489403B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 杜時貴;雍睿;楊小聰;李澤;夏才初;劉文連;王秀慶;陳凱;胡云進;楊曉杰;鄭榮躍
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于三維激光掃描的露天礦山邊坡巖體節理產狀快速精細取值方法，采用三維激光掃描測量方法快速獲得結構面產狀數據，將現場結構面產狀接觸式測量結果作為初始聚類中心，利用K均值聚類方法進行了結構面分組，并在各組結構面產狀統計分析的基礎上，結合野外現場測量結果對分組結果進行檢驗，確定了邊坡各組巖體結構面產狀的統計分布規律與統計特征值，實現了露天礦山邊坡巖體結構面產狀快速精細取值。

技術領域

本發明屬于工程技術領域，涉及一種露天礦山邊坡巖體節理產狀快速精細取值方法，特別的是本發明是采用三維激光掃描測量方法獲得了的結構面產狀數據，利用K均值聚類方法進行了結構面分組，在各組結構面產狀統計分析的基礎上，結合野外現場測量結果，確定邊坡各組巖體結構面產狀的統計分布規律與統計特征值，野外現場調查與室內統計分析相結合，顯著提高了露天礦山邊坡巖體結構面產狀確定的可靠性。

背景技術

結構面是邊坡巖體中由力學強度較低的部位或巖性相對軟弱的夾層構成的不連續面，巖體的變形與穩定性主要取決于結構面的發育條件。露天礦山邊坡的穩定性受巖體結構面控制，結構面的產狀、規模、組合型式及其與邊坡面的空間組合關系決定了礦山邊坡潛在的破壞模式。同時，結構面的力學特性決定了礦山邊坡潛在滑移破壞的可能性。為了實現露天礦山邊坡穩定性精細評價，必須建立正確的計算模型，調查清楚邊坡巖體結構面的發育特征(如產狀、跡長、間距等)是邊坡穩定性評價的基礎，其中結構面產狀精細確定是判斷邊坡潛在破壞模式、構建計算模型的關鍵。

目前，巖體結構面產狀測量方法主要包括：測線法、窗口統計法；、鉆孔定向取芯法；攝影測量法；三維激光掃描法。近年來，一些代表性的巖體結構面產狀研究如下：

吳樂文(2014)公開了一種基于激光或紅外測距儀的空間測距原理的種非接觸式結構面產狀測量方法，突破了傳統地質羅盤儀接觸式測量的應用限制。

朱愛璽(2014)公開了一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，以紅外相機拍照為測量手段，對掌子面圖像進行圖像預處理與聚類分析，進行邊界提取，得到掌子面層理節理信息，最終根據提取到的結構面信息建立三維地質模型。

許振浩等(2015)公開了一種車載式隧道全空間裂隙網絡檢測成像與預警系統及方法，該系統集激光掃描與數碼掃描于一體，能夠獲取隧道全空間裂隙網絡圖像、掌子面多元裂隙網絡信息。

侯清波(2016)公開了一種地質結構面產狀測量方法，在野外現場采用非接觸式測量方法和接觸式手持Android采集設備測量結構面產狀，實現了對遠距離或難以接觸的結構面進行產狀測量。

張文等(2017)公開了一種基于夜視儀和微型三維激光掃描儀的巖體結構面原位信息采集自動化裝置，通過主機的圖像處理模塊能自動解譯結構面的位置、產狀、跡長、密度與寬度等參數。

姜清輝等(2017)公開了一種開挖邊坡巖塊信息提取與三維重構方法，運用坡面三維激光掃描點云數據，實現了巖石塊體信息的自動化提取，通過巖塊統計信息來評價巖體完整程度。

胡建平(2018)公開了一種基于無人機的結構面產狀及性狀的多角度識別方法，利用無人機對確定范圍的結構面進行拍照，采用 Smart3DCapture軟件形成三維實體影像圖，對三維實體影像圖進行地質解譯，確定結構面空間出露位置、長度、產狀及性狀。