[發明專利]一種基于激光掃描、RQD和RQDt

在審

• 申請號: 202011645615.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112464505A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 胡高建;張賀;周長冰
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G06K9/62;G06Q10/06
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一種基于激光掃描、RQD和RQD_t的巷道開挖不利方位求解方法，屬于巷道開挖方位領域，其步驟包括：(1)結構面三維激光掃描快速獲取；(2)結構面極點圖和傾向玫瑰花圖繪制；(3)基于RQD指標的巖體質量計算；(4)巖體三維裂隙網絡模型生成和剖切；(5)RQD_t各向異性圖繪制；(6)基于RQD反演的最佳閾值t求解方法；(7)空間RQD_t求解方法；(8)巷道開挖不利方位求解方法。本發明實現了RQD_t的最佳閾值t求解、RQD_t橢圓曲線和各向異性橢球體繪制，實現了最佳閾值t下的巷道開挖不利方位求解。本發明方法明確，所得最佳閾值t、橢圓曲線和各向異性橢球體能夠準確反映出巖體的RQD_t各向異性特征，得到的巷道開挖不利方位可用于指導巷道開挖施工應用。

技術領域

本發明涉及一種基于激光掃描、RQD和RQD_t的巷道開挖不利方位求解方法，特別的是本發明基于三維激光掃描、近鄰傳播算法、RQD指標、裂隙網絡模型、廣義RQD理論和圓錐曲線方程，反演計算出RQD_t最佳閾值t的范圍和最佳閾值t值，得到了最佳閾值t下的RQD_t橢圓曲線和各向異性橢球體，得到了最佳閾值t下的巷道開挖不利方位，提供了一種基于激光掃描、RQD和RQD_t的巷道開挖不利方位求解方法，屬于巷道開挖方位領域。

背景技術

在自然界中，各向異性無處不在。巖體表現出非常明顯的各向異性，其性質隨觀察角度和測量方向的變化而變化。巖體各向異性變化的起源可歸結于地質起源，如沉積巖中獨特的層理、玄武巖中獨具的天然孔洞、片麻巖中的片麻狀構造和板巖中的劈理，以及貫穿這些巖體的斷層等。除了固有的地質起源造成的巖體各向異性外，一些其它因素也會影響巖體的各向異性，如巖體中節理組的產狀和分布形態，巖體中的節理會造成巖體的應力各向異性，影響巖體的質量。

巖體的外觀和質量強烈的依賴于巖體的各向異性程度，巖體的穩定性是由巖體質量所決定的。一些地質現象也已經證明了這一點。例如，在巷道或高速公路隧道開挖過程中，會沿著主要節理組傾角出現非垂直性的變形破壞，或者隧道中的某一塊巖體出現楔形塊體掉落，進而造成整個巖體的失穩或者巷道的坍塌，這種失穩或坍塌對巷道開挖是非常不利的，不僅影響工程施工進度，更重要的是會造成嚴重的人員傷害或者財產安全。因此，在巷道開采的前期，如何準確的獲取巖體質量的各向異性程度，以及如何依據巖體質量的各向異性程度，選擇巷道的開采方向和開挖走向，具有重要的研究價值和現實指導意義。而目前國內外的研究中，從巖體質量各向異性角度考慮巷道開挖方向的研究，尚不多見。

RQD是表征巖體質量的重要指標，RQD具有各向異性。如采用鉆孔的方式獲得RQD，不同的巖體部位得到的結果完全不同，RQD值結果將取決于方向，當鉆孔方向與主要節理組平行時，得到較高的RQD值，當鉆孔方向垂直于主要節理組方向時，會得到較低的RQD值。RQD的各向異性，從鉆孔RQD到廣義RQD的計算公式的拓展也可以看出。Deer在1964年提出了鉆孔RQD的概念，由于鉆孔RQD在應用時存在著如下兩個缺點：對于不同工程規模巖體，100mm的閾值選取是否合理；鉆孔鉆探方向具有局限性，獲得的RQD只能反映局部巖體情況，不能反映出RQD各向異性。因此，部分學者引入閾值t，提出了廣義RQD的概念，即對任一間距閾值t，把沿某一測線方向大于t的間距之和與測線總長之比的百分數定義為廣義RQD，用RQD_t表示。廣義RQD的引入，讓RQD各向異性的求解成為了可能。

由RQD_t概念可以知道，閾值t是廣義RQD的一項特別重要的參數，是廣義RQD能否真實反映出巖體質量的關鍵，但是閾值t具有任意性，不具有唯一性，因此尋找到能夠表征出巖體質量的最佳閾值t，具有非常重要的科學意義和研究意義。