基于三维激光扫描技术的某排土场裂缝沉降分析研究

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1、基于三维激光扫描技术的某排土场裂缝沉降分析研究马松四川省安全科学技术研究院四川成都610045摘要：介绍了三维激光扫描技术在排土场沉降分析中的应用，通过点云数据牛.成地表高精度DEM模型，对比分析不同时期的高精度地表DEM模型，获取排土场排土变化情况，分析排土是否合理等。通过提取拦濟坝纵横剖面数据对比分析，得出排土场拦渣坝变化情况,分析裂缝产生的原因是否与拦渣坝变化有关等。关键词：三维激光；点云数据；DEM模型；沉降分析一、引言三维激光扫描技术是一种集成了多种高新技术的新型测绘仪器，采用非接触式高速激光测量方式，为高精度自然表面的快速生成提供了新的高自动化的方式

2、，具有非接触，快速获取3D点云数据等优点。通过滤波与内插技术可以以点云形式获取地形及复杂物体三维表面的阵列式几何图形数据，它是继GPS空间定位技术后的乂一项测绘技术革新。矿山排土场是一个重大危险源场所，发生滑坡或泥石流等灾害将对下游造成不可估量的损失。三维激光扫描技术在排土场的滑坡监测方面有它独有的优势，通过建立排土场三维点云基础数据库，定期诊断分析排土场的变化情况，提前预防排土场的灾害问题。二、排土场基木情况某排土场最低标高1560m，最高标高1940m,总排废高度380m。排土场共分9段排放，段高分别为1620、1660、1700、1740、1780、182

3、0、1860、1900、1940，平台宽度30-40m,最大宽度470m,占地面积0.7669km2（合1150亩）。原设计库容量为3788万m3,后经减排设计，现容许库容为1972万m3。2014年1月，排土场顶部出现裂缝，技术人员对其进行了三维激光扫描，获取了排土场精确的三维点云数据，对比2013年7月三维激光扫描数据，分析排土场裂缝产生的原因等。三、裂缝基本情况裂缝产生于排土场尾部原干抛场位置处1860-1840m台阶南侧坡脚及1860m平台。在1860-1840m台阶南侧坡脚，裂缝沿呈槽状分布的原干抛场地外缘断续出露，裂缝长约200m，宽0.5〜2cm（

4、图1）;图21740平台裂缝图在1860m平台，裂缝在原干抛场范围内断续出露，长约70m，宽0.5〜lcm。平台上的裂缝与坡脚的裂缝近于垂直，总体上沿原干抛场地（坑）呈半包围状。在1860m平台北侧，1840m平台有多道平行土场边坡线的裂缝。在1740m平台，有两条近东西方向裂缝，长约30m，宽0.5~2cm（图2）。四、点云数据处理分析1.点云数据和DEM模型基本情况根据两次扫描的三维点云数据（图3和图4），建立地表DEM模型（图5和图6）。图81860平台2014年2月凹坑范围1860平台处原干抛场凹坑变化情况，第一次扫描吋凹坑长422.27m，宽192.6

5、7m,面积为56780.6m2（图7所示），第二次扫描时凹坑长374.95m,宽183.20m,面积为32612.5m2（图8所示）。凹坑最低标高为1839.504m,最高标高为1861.722m。2.地表DEM变化分析根据两次扫描的三维激光点云数据，建立三维地表DEM模型，根据对比分析图（图9）可知，在排土场台阶中部1680平台、1720平台和顶部1860平台均有较大的变化，即表明该区域在2013年7月至2014年2月之间有受土现象。图9两次扫描结果地表DEM对比图根据计算其排土方量结果如表1和图10所示:表1排土场排土方量变化情况图10排土场两次DEM对比排

6、土方量变化1.台阶及拦渣坝沉降对比分析根据两次三维激光扫描的数据，提取各台阶平台标高进行对比，沉降位移大多在3cm以下，平均位移为2.6cm,该沉降为均匀沉降，属于排土场自然沉降现象。各台阶沉降结果如表3所示。截取1560、1680、1700平台拦渣坝(拦渣坝最高处平台高程)的相同位置处的纵断面和横断面，对比两次扫描结果(如图13-18所示)，发现其变化基本都在3cm以内，局部区域无突变现象。因此三道拦渣坝为均匀变形，变形在可控制范围内。表2排土场两次三维激光扫描各台阶沉降变化情况图151560拦渣坝横向沉降分析图161700拦渣坝横向沉降分析五、结束语本文详细

7、介绍了三维激光扫描技术在排土沉降分析中的应用情况，特别是通过不同吋期点云数据对比分析，查看排土场变化情况，为排土场安全隐患分析提供可靠的数据基础。为今后排土场安全隐患排查等分析提供技术支撑。参考文献：［1】毛芳儒,王磊.三维激光扫描技术［」］.宇航计测技术，2005,25(2)：1-6.［2】马立广.地面三维激光扫描仪的分类与应用［」］.地理空间信息,2005,3(3):60-62［3］刘昌军，丁留谦，孙东亚.三维激光测量技术在复杂挖填方工程计算中砬用［C］//全国第一届激光雷达对地观测高级研讨会论文集.北京：［s.n.］，2010：114-119.作者简介：马

8、松（1986—），男，汉