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

背景技術：

1、危巖體的存在對人類生活有著重要的影響，巖崩等災害的發(fā)生可能會導致人員傷亡、基礎設施毀壞、交通設施無法正常運行等各種事故。目前，為了對危巖體的風險源區(qū)進行判識，一般需要對危巖體進行測量，然后提取危巖體的結構信息。傳統(tǒng)的測量手段主要包括人工測量，比如采用地質羅盤、卷尺等接觸式結構面信息采集技術，這種傳統(tǒng)的接觸式測量技術耗費時間較長、準確率較低、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、三維激光掃描技術等，該類技術可以通過點云數(shù)據(jù)的采集，結合智能算法，實現(xiàn)研究區(qū)域結構面的信息的采集。具體的如公開號為cn201711108494、發(fā)明名稱為“一種基于無人機的結構面產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難以近觀的結構面空間展布及性狀的多角度識別的方法。

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

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種危巖體風險源區(qū)識別方法及裝置，以消除或改善現(xiàn)有技術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險源區(qū)識別方法，所述危巖體風險源區(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)確定危巖體結構面的產狀信息、跡長數(shù)據(jù)以及結構面間距；

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)域內的危巖體結構面確定各所述子區(qū)域的控制型結構面；

5、基于各所述控制型結構面的形貌參數(shù)、壁面強度、粗糙系數(shù)、法向應力以及基本摩擦角確定各所述控制型結構面的抗剪強度；

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)域內的巖石的單軸抗壓強度；

7、確定各所述子區(qū)域內的優(yōu)勢結構面組，獲取各所述優(yōu)勢結構面組的半徑和法向密度，基于各所述優(yōu)勢結構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)域內的最大跡長、結構面最小間距、抗剪強度、單軸抗壓強度以及完整性系數(shù)確定各所述子區(qū)域的危巖敏感性指標，基于各所述子區(qū)域的危巖敏感性指標確定危巖體的風險源區(qū)。

9、在本發(fā)明的一些實施例中，所述抗剪強度的計算公式為：

10、；

11、；

12、；

13、其中，m為形貌參數(shù)，為抗剪強度，為法向應力，為壁面強度，γ為巖石重度，l為結構面剖面長度，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)域內的巖石的單軸抗壓強度，包括：

15、基于所述溫度云圖確定各所述子區(qū)域內的巖體均質區(qū)以及各所述巖體均質區(qū)的升溫曲線，并確定各所述巖體均質區(qū)對應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)域內的多個所述巖體均質區(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度。

18、在本發(fā)明的一些實施例中，所述單軸抗壓強度的計算公式為：

19、；

20、其中，rc為單軸抗壓強度，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)勢結構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)勢結構面組的半徑和法向密度確定各所述巖體均質區(qū)的體積節(jié)理數(shù)；

23、基于各所述子區(qū)域內的所有巖體均質區(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，為結構面類別修正系數(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)域內的最大跡長、結構面最小間距、抗剪強度、單軸抗壓強度以及完整性系數(shù)確定各所述子區(qū)域的危巖敏感性指標，包括：

28、計算子區(qū)域內的最大跡長、結構面最小間距、抗剪強度、單軸抗壓強度以及完整性系數(shù)之和；

29、將計算得到的所述和作為對應子區(qū)域的危巖敏感性指標。

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

31、其中，為結構面的單位法向量，和分別為用于決定第一結構面和第二結構面在空間坐標中的位置的常數(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程序，所述處理器用于執(zhí)行所述計算機程序，當所述計算機程序被執(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可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(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險源區(qū)識別方法及裝置，首先獲取危巖體結構面的幾何特征參數(shù)，然后再確定危巖體的力學參數(shù)，并且力學參數(shù)包括控制型結構面的抗剪強度、巖石的單軸抗壓強度以及子區(qū)域的完整性系數(shù)，最終將力學參數(shù)和幾何特征參數(shù)進行結合以識別危巖體的風險源區(qū)，該方法不僅可準確的獲得危巖體的幾何特征參數(shù)和力學參數(shù)，還可提高危巖體風險源區(qū)識別結果的準確度。

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，且將對于本領域普通技術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構實現(xiàn)到并獲得。

36、本領域技術人員將會理解的是，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)以下詳細說明將更清楚地理解本發(fā)明能夠實現(xiàn)的上述和其他目的。

技術特征：

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

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

3.根據(jù)權利要求1所述的危巖體風險源區(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)域內的巖石的單軸抗壓強度，包括：

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

5.根據(jù)權利要求3所述的危巖體風險源區(qū)識別方法，其特征在于，基于各所述優(yōu)勢結構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)權利要求5所述的危巖體風險源區(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)權利要求1所述的危巖體風險源區(qū)識別方法，其特征在于，基于各所述子區(qū)域內的最大跡長、結構面最小間距、抗剪強度、單軸抗壓強度以及完整性系數(shù)確定各所述子區(qū)域的危巖敏感性指標，包括：

8.根據(jù)權利要求1至7中任意一項所述的危巖體風險源區(qū)識別方法，其特征在于，第一結構面的表達式為：，第二結構面的表達式為：，結構面間距的計算公式為；

9.一種危巖體風險源區(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程序，其特征在于，所述處理器用于執(zhí)行所述計算機程序，當所述計算機程序被執(zhí)行時該系統(tǒng)實現(xiàn)如權利要求1至8中任一項所述方法的步驟。

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

技術總結
本發(fā)明提供一種危巖體風險源區(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)，確定危巖體結構面的產狀信息、跡長數(shù)據(jù)及結構面間距；將危巖體分為多個子區(qū)域，確定各子區(qū)域的控制型結構面；基于各形貌參數(shù)、壁面強度、粗糙系數(shù)、法向應力及基本摩擦角確定各控制型結構面的抗剪強度；確定各子區(qū)域內的巖石的單軸抗壓強度；確定各子區(qū)域內的優(yōu)勢結構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)域內的最大跡長、結構面最小間距、抗剪強度、單軸抗壓強度以及完整性系數(shù)確定各子區(qū)域的危巖敏感性指標，基于各子區(qū)域的危巖敏感性指標確定危巖體的風險源區(qū)。本發(fā)明提高了危巖體風險源區(qū)識別結果的準確度。

技術研發(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
受保護的技術使用者：長安大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6