[发明专利]基于三维实景和赤平投影的岩石块体稳定性快速评价方法

说明书

本发明涉及工程地质勘测分析领域，其公开了一种基于三维实景和赤平投影的岩石块体稳定性快速评价方法，以供地质勘察人员在野外环境下简便快速地对可能滑移的块体进行多方面的分析，直观地做出边坡稳定性状态评价，同时可以定性分析人开挖边坡后稳定性情况。该方法包括：A、采集工程区域岩体结构地质数据信息；B、将地质数据信息导入三维实景平台生成三维地形；C、确定待分析天然岩质边坡；D、在待分析天然边坡范围内，筛选出所有结构面数据信息；E、在三维实景平台中切割出块体；F、根据极射赤平投影法生成边坡稳定性分析报告；G、根据施工方案，输入人工边坡数据；H、根据极射赤平投影法、天然边坡数据与人工边坡数据，生成稳定性报告。

技术领域

本发明涉及工程地质勘测分析领域，特别涉及一种基于三维实景和赤平投影的岩石块体稳定性快速评价方法。

背景技术

岩质边坡块体的稳定性分析问题历来是地质工程、岩石工程中重要的基础性工作[1]。边坡块体的变形和破坏主要是受岩体中发育的各类结构面所控制。结构面是指岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质界面，包括物质的分界面和不连续面。根据地质力学的原理，裂隙、层面、断层等岩体的主要结构面可以分成大致相互平行的若干组，而其中一些相交的结构面将某些临空的边坡岩体切割成可滑动块体，在重力及其他因素的作用下，这些块体将沿着结构面产生滑动。

极射赤平投影(以下简称赤平投影)用来分析边坡块体稳定一直是一种很好的方式，拥有极好的可操作性，方便快捷、直观形象且应用广泛。基于该方法的理论研究已非常成熟。但在实用操作方面，赤平投影法仍存在诸多弊端。比如需要提前绘制“吴氏网”，以及携带一些作图工具，这使得该方法不便用于野外操作；传统的手动绘图准确度不高；无法表示斜坡几何要素的绝对规模，如平面的大小、直线的长短和点间的距离等[2]。这些使得该方法存在着很大的局限性。庞庆山[3]等人曾发明了一个赤平投影仪，将吴氏网和透明纸安装在一个小型仪器里，解决了野外勘测中仪器不便于携带等问题。但其使用方法仍属于传统的手绘投影，作图过程相对繁琐且准确度不高；薛健和李建勇[4]基于该理论发明了一种“块体理论赤平投影的三维可视化方法”，其主要实现方法是将以往的投影方式通过投影球而非平面方式展示出来，通过计算机编程作图增加了表现力，并在此基础上研究块体的稳定。但该方法没有结合三维实景平台，缺少实景效果，功能单一，且可操作性不强。

随着科技的发展，新技术与传统方法的整合已然成为一种趋势。一方面，GPS定位技术已日臻完善，这使得地质工作者在获取地质数据方面得以更加精确和快捷；另一方面，通过无人机航拍进行三维地形建模的技术也逐渐成为主流，这使得以往的记录结构面信息的方式更为有效。综合上述问题，本发明结合GPS、无人机、平板电脑、数据库和三维建模等软硬件设备，依托赤平投影理论，专门为地质勘察人员在野外环境下提供了一种快速、实时的块体稳定性分析手段。

参考文献：

[1]朱根深,张亮.赤平投影法在岩质边坡稳定性分析中的应用[J].岩土工程与地下工程,2014,34(4):115-117.

[2]刘洪,陈福春.基于极射赤平投影的岩质边坡稳定性评价和防治措施[J].地质灾害与环境保护,2012,23(3):93-98.

[3]庞庆山,赵荣,朱焕来,张绍臣,刘吉余.一种赤平投影仪[P].发明专利ZL201120125419.1,2011.

[4]薛健,李建勇.块体理论赤平投影的三维可视化方法[P].发明专利ZL201210253763.8,2012.

发明内容