摘要：基于钻孔电视图像的结构面调查是一种应用广泛的勘测方法,可为岩体质量评价和工程设计提供基础数据支撑。然而,复杂地层中结构面形态各异,宽度差异大且对比度低,传统算法难以准确完整地识别。为此,该文提出一种基于改进的U-Net网络模型的钻孔电视图像结构面识别方法。首先,采用更深层次的编码解码网络结构,处理对比度低导致的结构面局部断裂问题,并结合通道注意力机制和残差模块提高编码阶段各层级对结构面特征的提取能力。其次,在较低层级跳跃连接中引入多尺度空间注意力模块,提高对复杂形态结构面处理能力,丰富编码层结构面语义特征;同时,通道注意力也被用于充分融合来自编码层和解码层的多通道结构面信息。然后,通过利用与地质作用下地层变形类似的透视变形等方式扩增钻孔图像数据,并结合焦点损失和Dice损失进行联合训练,以减轻图像数据不平衡问题,增强网络泛化能力。最后,将同一钻孔图像作为训练集,邻近钻孔图像作为测试集进行消融和对比实验。结果表明,相比于已有相关网络模型,该文所提方法能更有效地针对复杂地层钻孔图像,较准确、完整地识别各类岩体结构面,精确率和召回率均超过77.00%,比改进前的U-Net网络分割效果分别提高了7.96%和14.99%。该文方法可为现场结构面钻孔调查以及岩体质量评价提供技术支撑。

摘要：准确识别岩质高边坡结构面和获取产状统计信息是进行边坡稳定性分析的重要前提。无人机摄影测量技术为解决高边坡结构面准确勘测难题提供了可能,但缺少高效准确的影像后处理方法,且现有研究没有考虑结构面产状信息特征的不确定性,致使结构面识别准确性差、效率低。针对该问题,以江西省南昌市某露天矿高边坡为研究背景,提出了融合无人机摄影、后处理算法及统计分析的一体化结构面识别与产状统计信息采集方法。首先,通过Phantom 4 Pro V2.0无人机获取边坡表面影像;其次,利用Context Capture软件进行处理,得到高密度三维点云数据;然后,采用K近邻(KNN)算法中的确定近邻点数量法构建相似点集,采用基于密度的聚类(DBSCAN)算法进行聚类分析,从而实现边坡结构面识别,获得结构面产状信息并进行统计特征分析;最后,通过现场勘测数据进行对比验证。结果表明:该方法能够快速获取完整的高密度点云数据,准确高效地识别岩质高边坡大部分结构面,识别结果与边坡工程现场实际情况基本吻合;该方法可获取高边坡结构面数量、产状信息及其统计特征,大部分结构面倾角和倾向概率分布与实测数据拟合较好,为高边坡裂隙网络模型构建及稳定性分析提供了重要数据来源。

摘要：高边坡地质灾害分析与防治,需要在较大范围采集结构面的几何信息。但是,高边坡(尤其是临江崖壁),由于人员抵近接触式测量危险大、成本高,效率低,而远距离采用光学或遥感方法难以获得足够精度信息,导致结构面产状、迹线等信息难以准确、快速地获取。通过工程现场测试给出无人机采集高边坡虚拟多目数字图像的方法与步骤,以单相机虚拟多目视觉方法为基础,对临江高边坡拍摄目标进行三维点云重构,并利用K-means聚类算法和特征点收缩算法进行结构面及其迹线的识别和提取。使用该方法对四川乐山金口河峡谷边坡进行测试,结果表明此法具有较高的速度和准确性,在与边坡相关的施工中有很大的应用前景。

摘要：结构面信息是评价岩体结构稳定性和发育程度的重要指标,面对高陡边坡以及危险边坡时,传统的罗盘测量方法存在很大的局限性,而三维激光扫描技术的出现为此提供了新的解决途径。以白石洞水库右坝肩的一处边坡为例,采用三维激光扫描技术获取了其点云数据,通过对点云数据进行拼接、坐标转换及去噪等处理,结合计算机编程,成功识别了岩体的结构面并提取了其产状信息,与现场分布情况及实测产状进行对比,结果表明识别效果较好。

摘要：目的:岩体结构面决定着岩体强度和承载能力,直接影响着地下工程允许暴露面积和暴露时间。钻孔摄像是获取岩体深部结构面的重要方法。论文针对当前钻孔摄像获得岩体结构面参数自动提取难、精度差等问题开展研究。方法:分析了钻孔摄像中结构面的特征,研究了三维钻孔模型到二维平面展开过程中,钻孔图像中结构面与平面展开图上的节理轨迹的对应关系,提出了基于钻孔摄像图像信息反向重构三维空间钻孔和结构面的流程和参数提取方法。重点突破了基于钻孔图像信息的节理信息提取的坐标转换、结构面拟合和结构面倾向、倾角和迹宽等参数提取方法等三个关键技术(创新点),利用Python开发语言,基于PyCharm作为集成开发环境,使用PyQt5图形控件、Numpy数值计算库和SQLite数据库,开发了钻孔图像结构面参数自动提取软件,并成功应用于某矿山地下钻孔岩体结构面参数的提取。结果:应用结果表明本文设计的方法和开发的系统具有提取速度快、准确度高的特点。结论:本文研究为钻孔结构面参数快速提取提供了一套有益的方法。

摘要：岩体结构特征的准确表征对边坡稳定性评价具有重要影响。由于高陡边坡岩体结构的人工编录工作开展困难,结构几何信息往往获取不全面,导致边坡数值模型构建往往不理想。以江西德兴银山铜矿露天边坡为工程背景,采用无人机与运动恢复结构法(SfM)获取边坡岩体点云模型。基于点云数据建立结构面识别和解译算法,自动获取结构面产状、迹长、间距等几何信息。对比人工测量结果,无人机测量与结构面识别能够获取更符合实际的坡面与岩体结构模型。采用非均匀有理B样条(NURBS)曲面重构和“Rhino-Griddle-3DEC”联合建模方法,结合岩体结构统计模型构建离散裂隙网络DFN能够快速建立三维离散元数值模型,从而获得更好的数值模拟计算结果,满足岩质高边坡稳定性评价的需要。

摘要：强震区岩体的稳定性问题尤为突出,岩体稳定性受控于岩体结构。本文以云南鲁甸国道公路沿线崩塌危岩体为例,提出直接利用点云数据进行结构面可视化识别和特征信息快速提取的方法。首先,采用随机Hough算法和Fuzzy C-means(FCM)算法对点云数据进行聚类分析,再利用Fast-Marching算法对优势结构面进行三维重建,从而实现对岩体结构面几何信息和空间分布状态的特征提取。在结构面特征提取的基础上,结合HSV技术对研究区原位危岩块体进行识别和统计,并采用Monte Carlo模拟获取研究区原位块体体积分布。最后,对研究区进行运动学分析以判断危岩块体的失稳破坏模式。研究成果对强震区公路危岩体的调查与评价以及防护结构能级设计具有一定参考价值。

摘要：由于地质条件复杂多变,在复合地层施工时工程事故频发,因此,复合地层的研究得到越来越多国内外学者的关注。然而目前对复合地层的概念,国内外并没有形成统一的认识。首先根据前人对复合地层的定义和分类,总结了目前国内外工程中复合地层的常见类型,针对不同的工程定位,考虑尺度特征,从岩性、裂缝、地层、层间组合、硬度差异、岩石强度等角度对复合地层进行分类,并提出了一个相对系统的复合地层定义。其次,对典型复合地层地质条件特性进行总结,得出复合地层地质构造分布和地层岩性特征对复合地层工程力学响应的规律。最后,根据隧道工程施工实践与理论研究现状,从复合地层隧道开挖中TBM与围岩的相互响应、施工参数及结构优化、灾害控制与评价3个方面进行归纳,并提出了复合地层隧道围岩结构面识别和模型重建改进的方法。研究成果对研究复合地层具有重要的参考价值。