基于近景摄影测量获取结构面信息的岩体质量评价

发布时间：2020-03-23 17:08

【摘要】：随着我国各种重大型工程不断实施建设,岩体稳定性分析及质量评价是各种工程建设的基础工作。岩体质量评价前需获取大量的岩体结构面几何信息,传统结构面几何信息获取以人工接触测量为主,是一种常用的结构面测量方法,具有外业强度大、耗时耗力、受恶劣作业环境影响等缺点,人工接触测量方法受到很大限制。随着摄影测量技术不断进步发展,数字近景摄影测量技术被应用于工程地质测量工作中,作为非接触测量,数字近景摄影测量具有速度快、可获取大量信息的优点,弥补了传统人工接触测量的不足。通过大量理论研究与实践,基于近景摄影测量技术可获取大量的岩体结构面几何信息,为工程岩体稳定性分析及评价提供数据。结构面几何参数的概率密度分布为结构面性质问题研究、三维网络随机模拟、统计均质区划分、岩体工程可靠度设计等提供支撑。岩体工程问题研究时,大多认为结构面参数服从正态分布,这一假设具有人为主观性,且不能体现岩体复杂结构所决定的表征参数分布的多样性特征,为此,采用概率论和随机数学理论,研究岩体结构几何参数的概率分布,具有重要的科学意义。岩体稳定性分析主要工作是岩体质量评价,影响岩体质量的因素有岩性、岩体完整性、岩体结构、风化程度、地下水及地应力等。根据考虑因素不同,岩体质量评价可分为定性、定量、半定量、单因素及多因素的方法,如RMR分类、Q系统、RQD、CSMR分类法等。随着计算机技术不断发展,现阶段许多新方法、新理论被应用到岩体质量评价中,如模糊数学理论、可拓理论、云模型、分形几何等,针对不同岩体工程,评价方法各有差异。准确快速确定岩体质量等级,对岩体工程建设具有十分重要的意义。本文基于数字近景摄影测量技术,以长春市净月开发区东升村的废弃采石场边坡为例,获取岩体边坡随机结构面的几何参数。基于获取的几何参数,采用K-S检验法进行假设检验,进行了结构面几何参数的概率分布统计,对于服从多种分布函数的情况引入最优拟合度,确定最优拟合概型;对不服从任何分布函数的数据,去除极大值和极小值后进一步检验。基于传统的RMR、Q分类、RQD,模糊数学理论、可拓理论、云模型、分形理论分别进行边坡岩体质量评价,并对传统方格网法计算分形维数提出了改进,使计算分形维数更加方便,最终依据RQD建立以分形维数为指标的岩体质量评价方法。本文取得研究成果如下:(1)基于数字近景摄影测量获取随机结构面几何参数。经外业控制测量,采用VirtuoZo平台建立边坡三维模型,模型点位精度为0.05 m;经岩体结构面参数解算模型获得了边坡结构面的几何参数,为岩体质量评价提供了数据。(2)结构面几何参数的K-S假设检验。二维迹线服从对数正态分布;产状服从伽马分布、瑞利分布、正态分布、泊松分布;经最优拟合度计算,xoy,xoz面间距服从对数正态分布,产状服从伽马分布;yoz面间距数据去除极大值和极小值后服从对数正态分布,三维迹线经去除极大值和极小值后服从对数正态分布。(3)基于分形维数的岩体质量评价指标的建立。利用方格网法、长方格网法分别计算边坡分形维数,由于分形维数受无标度区间影响,根据人工判别的方法来确定无标度区间,得到最终的分形维数,并与计算的RQD值相结合建立线性关系,得到以分形维数为指标的岩体质量评价体系,确定实验边坡的岩体等级为Ⅱ级。(4)实验边坡岩体质量评价。基于RMR分类、Q系统、模糊数学理论的边坡岩体质量评价为Ⅲ级,可拓理论、云模型的边坡岩体质量评价结果为Ⅱ级,综合来看,实验边坡的岩体质量介于Ⅱ~Ⅲ级之间。
【图文】：

解译模型对岩体结构面几何信息获取。摄影测量的基本原理测量是通过摄影手段确定目标外形和状态，，是摄影测统摄影测量处理胶片时间长、步骤繁琐，近景摄影测量速采集目标信息、实时质量控制等特点。数字近景摄较，其原理是基于共线条件方程与共面条件方程，由元素均未知，可根据直接线性变换法建立影像与物方程作为摄影测量学的基础理论，根据摄影中心 S、像点、，如图 2.1。摄影测量中涉及到的许多问题都是以共线经变换选择不同形式的共线条件方程表达式。

从（n-1）！中计算出最大距离为此边坡计算： 2 2 2ij i j i j i jd x x y y z z3，……n-1，j=i+1，i+2，……n。结构面在空间的产出状态及方位，大量边坡及各向异性。常规产状由罗盘测量获得，本数学模型从而计算出结构面产状。法线矢量法表示，产状三要素是指走向、倾为岩层面与水平面交线所指方向，倾角α(0的夹角，倾向(OD’)最大倾斜线在水平面
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU195;P234.1

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本文编号：2597018