TLS技術在巖體結構面識別中的應用研究

侯宇徽，宋德坤，李建宇，郭秋志

(吉林建筑大學 測繪與勘查工程學院，吉林 長春 130118)

0 前 言

巖體內部廣泛分布的節理裂隙等不連續面使其物理力學性質表現出明顯的結構效應，采集巖體結構面幾何信息并分析結構面的分布組合規律是研究巖體結構的基礎。傳統的結構面測量方法不但工作量大、效力低、耗時長，而且由于其需要接觸式測量，對于高陡邊坡難以完成測量任務。另外，對于高陡邊坡、深大礦井和礦山等作業現場，巖體的崩塌、礦井的巖爆和礦山爆破等還將對測量人員造成人身危害。因此，在現代大型工程中，傳統的結構面測量方法常常遇到困難[1-2]。三維激光掃描技術是近年來發展起來的新興技術，給三維空間信息的獲取提供了新的技術手段，是傳統的地質勘察方法的有益補充。三維激光掃描技術具有的高效率、高精度的技術優勢，為測量結構面提供了新的解決途徑[3-6]。本文以某巖質邊坡為例，探討基于三維激光掃描技術獲取的點云數據提取巖體結構面產狀的技術方法。

1 基于三維激光點云提取巖體結構面產狀

1)獲取點云數據。采用Z+F三維激光掃描儀的彩色掃描功能，進行5個測站數據采集，每個測站大約用時5 min。

2)數據預處理。導出掃描獲取的數據，使用JRC軟件進行點云拼接，并通過預配準和點云對點云配準兩個步驟進行配準。配準誤差達到1 cm以內后導出格式為.asc的點云數據，如圖1所示。

圖1 某邊坡坡面三維激光掃描數據

3)利用CloudCo mpare軟件提取結構面信息。將拼接好的點云數據導入CloudCo mpare軟件中，然后在點云模型中選取某一結構面，運用CloudCo mpare軟件中的(Tools-Fit-Plane)功能直接從數據欄中讀取出所測量面的產狀信息，并進行記錄，如圖2所示。

圖2 利用CloudCo mpare軟件讀取巖體結構面產狀

按上述步驟，共提取204條結構面產狀，見表1。

表1 CloudCo mpare軟件中讀取的巖體結構面產狀信息(部分)

2 結 論

利用三維激光掃描技術獲取巖質邊坡坡面點云數據，在此基礎上提取邊坡巖體結構面幾何數據，這種結構面幾何參數的識別方法可以有效彌補傳統采集方法的工作效率低、工作范圍受限等不足。本文介紹了利用CloudCo mpare軟件處理點云數據并提取巖體結構面的基本步驟，對某邊坡巖體結構面產狀進行提取，與現場調查結果吻合，驗證了此方法的可靠性。可在此基礎上，嘗試提取結構面的跡長、粗糙起伏程度等其他幾何參數。綜上可知，三維激光掃描技術在獲取巖體結構面幾何參數方面應用前景十分廣闊。

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