基于三维激光扫描技术的岩体结构信息化处理方法及工程应用

摘要

多年来岩体结构信息快速采集以及信息化处理技术一直是国内外众多学者重视的问题之一。在大量工程实践和研究工作中,国内学者已经建立了一套基于数字摄影测量技术的岩体结构面信息采集技术,但是由于影响其测量精度的因素很多因而难以在工程实践中推广应用。三维激光扫描技术是近年来才兴起的高新测绘技术,是GPS技术以来测量领域内的又一次技术革命,其具有“非接触、快速、精确”等特点,在众多领域发挥着越来越重要的作用。本文基于三维激光扫描技术研究其在岩体结构信息采集中的应用,开发岩体结构信息管理系统实现岩体结构信息的信息化管理、基于数据库自动生成工程地质图程序以及块体稳定性评价等,系统研究中取得如下的研究成果:
　　 (1)本文在总结传统岩体结构信息采集方法的基础上提出了将三维激光扫描技术应用到岩体结构信息采集的工作中的优势,并系统阐述三维激光扫描技术的原理及系统特点。
　　 (2)结合岩体结构信息采集工作分析了Leica ScanStation2激光扫描仪软件、硬件性能,提出了利用三维激光扫描仪采集岩体结构信息获取点云数据的流程及处理方法。
　　 (3)研究基于三维激光扫描数据的结构面信息的快速提取方法,并完成了基于Polyworks、Cyclone软件特征的产状计算程序设计；通过实际工程中的应用,与现场人工罗盘量测对比进行精度分析,得出将三维激光扫描技术应用于岩体结构面信息获取方面的可行性和工程应用中的适用性。
　　 (4)对基于三维激光扫描数据的地质编录图生成方法进行了研究,分析其在边坡快速、精确地质编录中的应用,并与传统人工现场地质编录结果进行对比分析,研究结果表明其在地质环境恶劣区域有着传统人工编录无可比拟的优势。
　　 (5)开发了岩体结构信息管理系统,实现了快速高效的对复杂繁多的地质编录数据进行有效管理,完成了基于数据库自动生成边坡节理玫瑰花图和钻孔柱状图程序。将块体稳定性评价程序SASW嵌入系统中从而实现了对块体进行快速稳定性评价。