本發(fā)明涉及危巖體風(fēng)險源區(qū)識別，尤其涉及一種危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、危巖體的存在對人類生活有著重要的影響，巖崩等災(zāi)害的發(fā)生可能會導(dǎo)致人員傷亡、基礎(chǔ)設(shè)施毀壞、交通設(shè)施無法正常運行等各種事故。目前，為了對危巖體的風(fēng)險源區(qū)進(jìn)行判識，一般需要對危巖體進(jìn)行測量，然后提取危巖體的結(jié)構(gòu)信息。傳統(tǒng)的測量手段主要包括人工測量，比如采用地質(zhì)羅盤、卷尺等接觸式結(jié)構(gòu)面信息采集技術(shù)，這種傳統(tǒng)的接觸式測量技術(shù)耗費時間較長、準(zhǔn)確率較低、效率往往不高、同時存在較大的安全隱患；為了提高信息采集效率，出現(xiàn)了一系列智能測量手段，如攝影測量技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)等，該類技術(shù)可以通過點云數(shù)據(jù)的采集，結(jié)合智能算法，實現(xiàn)研究區(qū)域結(jié)構(gòu)面的信息的采集。具體的如公開號為cn201711108494、發(fā)明名稱為“一種基于無人機(jī)的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及性狀的多角度識別方法”的中國專利中，公開了一種基于無人機(jī)難以近觀的結(jié)構(gòu)面空間展布及性狀的多角度識別的方法。

2、在上述現(xiàn)有技術(shù)中，智能測量手段雖然可提取危巖體的結(jié)構(gòu)面幾何特征，并且結(jié)構(gòu)面的幾何特征參數(shù)主要包括結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、跡長和間距等信息；但是現(xiàn)有技術(shù)沒有揭示危巖體的強(qiáng)度、變形特性以及破壞機(jī)制等會對危巖體的失穩(wěn)產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中的僅基于危巖體的結(jié)構(gòu)面幾何參數(shù)對危巖體的失穩(wěn)狀態(tài)進(jìn)行判別的方法，存在判別結(jié)果不準(zhǔn)確的缺點，進(jìn)而無法準(zhǔn)確的實現(xiàn)危巖體風(fēng)險源區(qū)的識別。因此，如何提高危巖體風(fēng)險源區(qū)識別結(jié)果的準(zhǔn)確度是亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法及裝置，以消除或改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或更多個缺陷。

2、本發(fā)明的一個方面提供了一種危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法，所述危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法包括：

3、獲取危巖體圖像，基于所述危巖體圖像生成危巖體點云數(shù)據(jù)，基于所述危巖體點云數(shù)據(jù)確定危巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀信息、跡長數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)面間距；

4、基于所述危巖體點云數(shù)據(jù)將危巖體劃分為多個子區(qū)域，基于各所述子區(qū)域內(nèi)的危巖體結(jié)構(gòu)面確定各所述子區(qū)域的控制型結(jié)構(gòu)面；

5、基于各所述控制型結(jié)構(gòu)面的形貌參數(shù)、壁面強(qiáng)度、粗糙系數(shù)、法向應(yīng)力以及基本摩擦角確定各所述控制型結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度；

6、獲取所述危巖體的溫度云圖，基于所述溫度云圖確定各所述子區(qū)域內(nèi)的巖石的單軸抗壓強(qiáng)度；

7、確定各所述子區(qū)域內(nèi)的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組，獲取各所述優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組的半徑和法向密度，基于各所述優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組的半徑和法向密度確定各所述子區(qū)域的完整性系數(shù)；

8、基于各所述子區(qū)域內(nèi)的最大跡長、結(jié)構(gòu)面最小間距、抗剪強(qiáng)度、單軸抗壓強(qiáng)度以及完整性系數(shù)確定各所述子區(qū)域的危巖敏感性指標(biāo)，基于各所述子區(qū)域的危巖敏感性指標(biāo)確定危巖體的風(fēng)險源區(qū)。

9、在本發(fā)明的一些實施例中，所述抗剪強(qiáng)度的計算公式為：

10、；

11、；

12、；

13、其中，m為形貌參數(shù)，為抗剪強(qiáng)度，為法向應(yīng)力，為壁面強(qiáng)度，γ為巖石重度，l為結(jié)構(gòu)面剖面長度，為剖面的上升段數(shù)，為各起伏體的上升段數(shù)，fij為j個剖面第i個起伏體的上升段的起伏體參數(shù)，n為沖擊測試回彈值。

14、在本發(fā)明的一些實施例中，基于所述溫度云圖確定各所述子區(qū)域內(nèi)的巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，包括：

15、基于所述溫度云圖確定各所述子區(qū)域內(nèi)的巖體均質(zhì)區(qū)以及各所述巖體均質(zhì)區(qū)的升溫曲線，并確定各所述巖體均質(zhì)區(qū)對應(yīng)的初始溫度以及巖體表面的熱流密度；

16、基于所述升溫曲線、初始溫度以及熱流密度計算各所述巖體均質(zhì)區(qū)的巖石在升溫過程中的吸熱系數(shù)；

17、基于子區(qū)域內(nèi)的多個所述巖體均質(zhì)區(qū)的平均吸熱系數(shù)確定所述子區(qū)域的巖石的單軸抗壓強(qiáng)度。

18、在本發(fā)明的一些實施例中，所述單軸抗壓強(qiáng)度的計算公式為：

19、；

20、其中，rc為單軸抗壓強(qiáng)度，a、b均為巖性影響因子，為平均吸熱系數(shù)。

21、在本發(fā)明的一些實施例中，基于各所述優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組的半徑和法向密度確定各所述子區(qū)域的完整性系數(shù)，包括：

22、基于各所述優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組的半徑和法向密度確定各所述巖體均質(zhì)區(qū)的體積節(jié)理數(shù)；

23、基于各所述子區(qū)域內(nèi)的所有巖體均質(zhì)區(qū)的平均體積節(jié)理數(shù)確定各所述子區(qū)域的完整性系數(shù)。

24、在本發(fā)明的一些實施例中，所述子區(qū)域的完整性系數(shù)的計算公式為：

25、；

26、其中，為結(jié)構(gòu)面類別修正系數(shù)，為完整性系數(shù)，為平均體積節(jié)理數(shù)。

27、在本發(fā)明的一些實施例中，基于各所述子區(qū)域內(nèi)的最大跡長、結(jié)構(gòu)面最小間距、抗剪強(qiáng)度、單軸抗壓強(qiáng)度以及完整性系數(shù)確定各所述子區(qū)域的危巖敏感性指標(biāo)，包括：

28、計算子區(qū)域內(nèi)的最大跡長、結(jié)構(gòu)面最小間距、抗剪強(qiáng)度、單軸抗壓強(qiáng)度以及完整性系數(shù)之和；

29、將計算得到的所述和作為對應(yīng)子區(qū)域的危巖敏感性指標(biāo)。

30、在本發(fā)明的一些實施例中，第一結(jié)構(gòu)面的表達(dá)式為：，第二結(jié)構(gòu)面的表達(dá)式為：，結(jié)構(gòu)面間距的計算公式為；

31、其中，為結(jié)構(gòu)面的單位法向量，和分別為用于決定第一結(jié)構(gòu)面和第二結(jié)構(gòu)面在空間坐標(biāo)中的位置的常數(shù)。

32、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還公開了一種危巖體風(fēng)險源區(qū)識別系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處理器、存儲器及存儲在存儲器上的計算機(jī)程序，所述處理器用于執(zhí)行所述計算機(jī)程序，當(dāng)所述計算機(jī)程序被執(zhí)行時該系統(tǒng)實現(xiàn)如上任一實施例所述方法的步驟。

33、根據(jù)本發(fā)明的再一方面，還公開了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上任一實施例所述方法的步驟。

34、本發(fā)明上述實施例所公開的危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法及裝置，首先獲取危巖體結(jié)構(gòu)面的幾何特征參數(shù)，然后再確定危巖體的力學(xué)參數(shù)，并且力學(xué)參數(shù)包括控制型結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度、巖石的單軸抗壓強(qiáng)度以及子區(qū)域的完整性系數(shù)，最終將力學(xué)參數(shù)和幾何特征參數(shù)進(jìn)行結(jié)合以識別危巖體的風(fēng)險源區(qū)，該方法不僅可準(zhǔn)確的獲得危巖體的幾何特征參數(shù)和力學(xué)參數(shù)，還可提高危巖體風(fēng)險源區(qū)識別結(jié)果的準(zhǔn)確度。

35、本發(fā)明的附加優(yōu)點、目的，以及特征將在下面的描述中將部分地加以闡述，且將對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在研究下文后部分地變得明顯，或者可以根據(jù)本發(fā)明的實踐而獲知。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點可以通過在說明書以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)到并獲得。

36、本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的是，能夠用本發(fā)明實現(xiàn)的目的和優(yōu)點不限于以上具體所述，并且根據(jù)以下詳細(xì)說明將更清楚地理解本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的上述和其他目的。

技術(shù)特征：

1.一種危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法，其特征在于，所述危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法，其特征在于，所述抗剪強(qiáng)度的計算公式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法，其特征在于，基于所述溫度云圖確定各所述子區(qū)域內(nèi)的巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法，其特征在于，所述單軸抗壓強(qiáng)度的計算公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法，其特征在于，基于各所述優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組的半徑和法向密度確定各所述子區(qū)域的完整性系數(shù)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法，其特征在于，所述子區(qū)域的完整性系數(shù)的計算公式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法，其特征在于，基于各所述子區(qū)域內(nèi)的最大跡長、結(jié)構(gòu)面最小間距、抗剪強(qiáng)度、單軸抗壓強(qiáng)度以及完整性系數(shù)確定各所述子區(qū)域的危巖敏感性指標(biāo)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法，其特征在于，第一結(jié)構(gòu)面的表達(dá)式為：，第二結(jié)構(gòu)面的表達(dá)式為：，結(jié)構(gòu)面間距的計算公式為；

9.一種危巖體風(fēng)險源區(qū)識別系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括處理器、存儲器及存儲在存儲器上的計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器用于執(zhí)行所述計算機(jī)程序，當(dāng)所述計算機(jī)程序被執(zhí)行時該系統(tǒng)實現(xiàn)如權(quán)利要求1至8中任一項所述方法的步驟。

10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至8中任一項所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種危巖體風(fēng)險源區(qū)識別方法及裝置，包括：獲取危巖體圖像，生成危巖體點云數(shù)據(jù)，確定危巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀信息、跡長數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)面間距；將危巖體分為多個子區(qū)域，確定各子區(qū)域的控制型結(jié)構(gòu)面；基于各形貌參數(shù)、壁面強(qiáng)度、粗糙系數(shù)、法向應(yīng)力及基本摩擦角確定各控制型結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度；確定各子區(qū)域內(nèi)的巖石的單軸抗壓強(qiáng)度；確定各子區(qū)域內(nèi)的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組的半徑和法向密度，確定各子區(qū)域的完整性系數(shù)；基于各子區(qū)域內(nèi)的最大跡長、結(jié)構(gòu)面最小間距、抗剪強(qiáng)度、單軸抗壓強(qiáng)度以及完整性系數(shù)確定各子區(qū)域的危巖敏感性指標(biāo)，基于各子區(qū)域的危巖敏感性指標(biāo)確定危巖體的風(fēng)險源區(qū)。本發(fā)明提高了危巖體風(fēng)險源區(qū)識別結(jié)果的準(zhǔn)確度。

技術(shù)研發(fā)人員：包含,楊靖昊,劉長青,晏長根,張景峰,董琪,金龍,齊群,王俊田,呂洪濤,王大海,宋占亭,王耿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長安大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6