[發明專利]一種基于激光掃描和RQD反演最佳閾值t的空間RQDt

在審

• 申請號: 202011645627.4
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112464516A
• 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
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一種基于激光掃描和RQD反演最佳閾值t的空間RQD_t求解方法，屬于RQD_t各向異性求解領域，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。本發明將三維激光掃描、近鄰傳播算法、RQD理論、裂隙網絡模型、廣義RQD理論和圓錐曲線方程相結合，實現了RQD_t的最佳閾值t求解和最佳閾值t下的RQD_t橢圓曲線和各向異性橢球體繪制。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反映出真實巖體的RQD_t各向異性特征，適用于巖體RQD_t的空間各向異性求解。

技術領域

本發明涉及一種基于激光掃描和RQD反演最佳閾值t的空間RQD_t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，提供了一種基于激光掃描和RQD反演最佳閾值t的空間RQD_t求解方法，屬于RQD_t各向異性求解領域。

背景技術

在自然界中，RQD是表征巖體質量的重要指標，RQD具有各向異性。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。

RQD_t的閾值t受測線方向、結構面形態和分布特征的影響，而巖體中廣泛發育的結構面，是破壞巖體連續性、完整性，控制巖體力學特征和穩定性的重要因素，對巖體質量起著控制性作用。結構面的發育模式和分布形態非常復雜，但同時，不同的節理組之間、節理和斷層之間，又存在著一定的成生關系，構成某種特定的組合，表現出一定的規律性。因此，對結構面進行準確和有效的描述分析，獲得結構面的產狀和分布特征，是研究巖體質量的基礎，也是最佳閾值t的研究基礎。三維激光掃描技術作為一種高效的三維空間信息獲取手段，在獲取結構面方位和規模信息方面具有很大優勢。近鄰傳播聚類算法在結構面產狀聚類分析中具有較好效果，它具有不受初始聚類中心影響、計算效率高的優點，已經廣泛應用于很多領域。因此，基于三維激光掃描技術和近鄰傳播算法，可以實現結構面的快速識別獲取和聚類分析，為RQD_t的最佳閾值t的研究，提供數據基礎。

國內外學者針對閾值t的研究，主要體現在以下兩個方面：不同閾值t下的RQD_t計算和最佳閾值t的研究。在不同閾值t下的RQD_t計算方面，已有的研究主要是探討閾值t的變化對RQD_t值的影響，主要是通過模擬巖體裂隙網絡模型，布置虛擬鉆孔，以求解不同RQD_t值，研究的載體是裂隙網絡模型。但在這個方面的研究中，主要是為了研究RQD_t的各向異性特征，對最佳閾值t的研究鮮有涉及。