岩体结构数字识别与力学参数表征.ppt

《岩体结构数字识别与力学参数表征.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、岩体结构数字识别与力学参数表征于庆磊东北大学8/4/2021研究背景与现状提纲结构面数字摄影测量21岩体力学、水力学参数表征3前景与展望5范各庄应用实例421、研究背景与现状岩体的结构特性岩体是经过地质作用过的、由岩块和地质结构面（节理、裂隙、断层等）所组成、具有一定结构特征，赋存于一定地质环境（地应力、地下水、地温等）中的地质体。不同规模的节理、裂隙、断层等结构面31、研究背景与现状在结构面的五级分类方案中，采矿、水利及交通等工程岩体开挖过程中揭露并需要现场测量的结构面主要包括三级：Ⅲ级：小规模的次级断层，规模较大，数量较少，和

2、开挖临空面相互交切组合，主要制约局部危岩体的崩落、滑动方式Ⅳ级：原生的具有一定分布规律和统计意义的节理面、卸荷裂隙、风化裂隙等Ⅴ级：连接性极差的微小节理或隐微裂面Ⅳ级和Ⅴ级数量大、随机展布，主要弱化岩体的力学性质4不同级别的结构面的空间分布和成组特征，直接影响岩体的工程特性，导致了岩体工程特性参数如变形、渗透性、强度等的各向异性、非均匀性及离散性，节理岩体特性参数的确定一直是计算岩体力学的难点1、研究背景与现状51、研究背景与现状岩体的力学特性完整岩石隧洞连续介质连续介质模型节理岩石隧洞节理等效连续介质模型（各向同性或异性）离散元模型层

3、状岩石隧洞（岩层与节理）节理控制型结构面断层复杂岩石隧洞等效连续介质+接触（节理）单元6岩体渗流力学研究方法大结构：主干裂隙系统数量少、规模大、起主导控制作用采用离散网络方法小裂隙：裂隙岩块系统数目多、分布广、提供较大渗流空间采用连续介质方法从宏观上来描述其对渗流场的贡献采用张量分析计算方法然后，通过两系统间的水量交换建立联系1、研究背景与现状71、研究背景与现状岩体力学、水力学参数数学模型数值计算方法求解结果岩体力学问题求解不可靠无论是哪种模型，其根本的问题是如何确定参数（张有天）81、研究背景与现状数值计算在岩石工程应用中一

4、直存在“声誉高、信誉低”的问题，制约其在岩石工程应用的技术“瓶颈”问题为：数据不完备的复杂地质系统与理论严密的力学模型之间相互脱节，岩体结构地学描述的多尺度定性方法与力学分析的精细定量方法衔接不好岩体参数和数值计算的可靠性取决于对岩体结构面测量和表征的完备程度及数值模型中对控制结构面的描述程度关键测量和表征岩体结构面9结构面测量现状⑴精测线法和窗口法传统方法：即通过皮尺和罗盘人工现场逐一接触测量结构面信息缺点：采集的信息有限，有些高陡岩体不可能全面接触，使得测量数据的代表性受现场条件的限制.低效、费力、耗时，不安全、甚至难以接近

5、实体和不能满足现代快速施工的要求1、研究背景与现状10⑵钻孔定向取芯技术和孔内照相技术缺点：获取岩体结构面信息规模小、应用效果不佳，该方法可作为工程地质调查的辅助手段1、研究背景与现状11岩体结构参数三维非接触测量系统3GSM⑶数字摄影测量技术从奥地利startup公司引进的一套3G软件和测量产品JointMetriX3D和ShapeMetriX3D是一个全新的、代表当今最高水平的岩体几何参数三维不接触测量系统该系统由一个可以进行高分辨率立体摄像的照相机、进行三维图像生成的模型重建软件和对三维图像进行交互式空间可视化分析的分析软件包组

6、成。jointmetrix3d成像系统shapemetrix3d成像系统1、研究背景与现状12通过标定的高分辨率的图像照相扫描系统，获取包括:岩体不连续面的几何参数如间距、面的连通率和方向等信息。由此可推导出岩体的标识参数、所有的分析都是三维、不接触并以出处的坐标给出。对该信息进行数字化建模，建立岩体三维力学模型，在联想深腾1800并行计算机上进行渗流、应力等物理过程计算，得到结果导入GOCAD系统中，在我们购进的大型虚拟现实系统中演示，有力的支撑了数值模拟和虚拟现实过程研究，并使得该中心具有更好的工程应用前景。133GSM测量原理立体

7、图像合成原理：两个图像上相应点P(u,v)组成三维空间物体点P(x,y,z)（露天边坡）软件系统对不同角度的图像进行一系列的技术处理如基准标定、像素点匹配、图像变形偏差纠正等，实现物体表面真三维模型重构，在计算机可视化屏幕上从任何方位观察三维实体图像143GSM的软件系统153GSM的软件系统使用电脑鼠标进行交互式操作来实现每个结构面个体的识别、定位、拟合、追踪以及几何形态信息参数（产状、迹长、间距、断距等）的获取，并进行纷繁复杂结构面的分级、分组、几何参数统计。16数字摄影测量3GSM技术创建了一个实时的地质信息交流和反馈环境，提高

8、地质纪录任务的效率，降低不完整信息和信息丢失的可能性，大大的帮助地质工作者区分鉴定地质特征，在已完成工作面节理图像的基础上预测没完成工作面上弱面的位置和方向。但是，该技术不和数值力学计算结合起来，其工