【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土工程，更具体的涉及一种岩体质量评价方法及系统。
技术介绍
1、岩体质量评价对研究岩质边坡稳定性有重要作用，如何合理有效的评价岩体不仅能掌握区域内岩体性质，而且对边坡风险等级划分、防治方法的确定具有重要的参考价值。
2、岩体质量的评价和分级已经有很多成熟和完整的体系和方法，如被广泛认可和应用的国标分类法，简称bq法、q系统法、rmr分类法、gsi系统、rqd值法等。随着技术手段的进步和研究的深入，有学者运用新技术和方法相结合，如利用钻孔成像技术，基于岩芯断裂特征与钻孔成像裂隙特征的对应关系，建立了岩石质量评价指标rq；使用mask-rcnn深度学习实例分割网络从钻孔岩芯图像中自动识别出单排岩芯进行rqd的计算，实现对岩体质量的精细化评价；基于近景测量技术，通过人机交互提取结构面信息，优化了传统岩体质量评价方法，实现了岩体分级三维可视化；基于岩体结构数字识别技术获得边坡角度、高度和岩体节理裂隙密度参数，并采用岩体bq分类法完成岩体质量分级评价。
3、此外，还有学者引入数学理论、算法等对评价方法进行改进，如使用层次分析法、熵权法、博弈论等数学关系理论方法整合多种岩石分类方法，构建了一个新的适用于高速公路隧道岩石风险评估模型；结合统计分析和网络模拟，提出适用于碎裂质岩的岩石评价方法；引入动态权重和拓展理论来改进岩体质量评价；考虑多因素作用和系统整体性，并基于模糊res和多维云模型，提高了岩石评价的准确性和有效性；采用3dmine建立地质钻孔数据库，结合地质统计方法，建立了基于rmr法的岩体力学参
4、虽然上述这些改进提高了岩体质量评价的准确性和适用范围，但大多需要岩体物理力学性质或接触采集岩体数据，而对于高陡边坡、库岸边坡等环境，难以获取岩体样本，传统的测试方法实施困难大，采用非接触测试技术获取点云坐标数据在对岩体质量进行评价时缺乏考虑岩体的三维结构特征，影响岩体质量评价的精度和评价效率。
技术实现思路
1、针对上述领域中存在的问题，本专利技术提出了一种岩体质量评价方法及系统，通过三维激光扫描技术可以在较短时间内获取相关参数，以岩体结构面组数、结构面延展度、结构面粗糙度、结构面间距和块体体积作为评价参数，获取的评价参数综合考虑了岩体的三维结构及空间分布特征，能够全面反映岩体的质量状态，通过这些参数的综合分析，可以更准确地评估岩体的稳定性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种岩体质量评价方法，包括以下步骤：
3、通过三维激光扫描对待评价区域进行扫描，获取待评价区域的岩体表面点云数据；
4、根据待评价区域的岩体表面点云数据，通过提取结构面的产状信息，对结构面进行分组，确定结构面组和结构面组数；其中，结构面组包括同组结构面和不同组结构面；
5、对同组结构面中每个整合后的不连续结构面构建独立坐标系，通过确定每个整合的不连续结构面倾向和走向方向的长度，并将倾向与走向两个方向中长度的最大值作为结构面延展度；
6、提取同组结构面中的结构面，以结构面法向量方向设置间距相等且平行的剖面；根据每个剖面的线长与弧长的比值，确定结构面粗糙度；
7、获取同组结构面的投影线，在投影线上建立多条正交测线；通过同组结构面的投影线与各正交测线的交点间的平均间距，确定结构面间距；
8、根据不同组结构面的交割关系对岩体出露部分的体积进行估算，得到块体体积；
9、以岩体结构面组数、结构面延展度、结构面粗糙度、结构面间距和块体体积作为评价参数，对岩体质量进行评价。
10、优选地，所述获取待评价区域的岩体表面点云数据，具体包括：
11、确定扫描区域、选定仪器站点，将扫描区域作为待评价区域；
12、根据选定好的位置进行仪器架设，通过三维激光扫描对待评价区域进行扫描，获取待评价区域的岩体表面点云数据。
13、优选地，所述确定结构面组和结构面组数，包括以下步骤：
14、通过识别和分割结构面，提取结构面产状信息包括结构面的走向、倾向和倾角，对结构面进行划分；
15、结构面划分后，根据结构面产状的分组结果，对各组结构面进行着色，同组结构面赋予相同的颜色；
16、根据结构面组的颜色种类数，统计结构面组数。
17、优选地，所述并将倾向与走向两个方向中的最大值作为结构面延展度，具体包括：
18、将识别出的同组同平面的不连续结构面作为同面簇，通过统计各个同面簇的簇点云数n；
19、将多个同面簇中点云数量最多的同面簇作为大簇，以大簇为单位，使用最邻近搜索判断周围是否存在其他小簇，通过数据合并整合小簇，构成整合不连续结构面j；
20、通过计算每个整合的不连续面倾向与走向方向的长度，并以两个方向中长度的最大值作为结构面最终延展度；
21、通过转换公式赋予整合后的不连续面独立坐标系，从原始整体坐标系oxyz变换为用于计算每个不连续面迹长的独立坐标系oixiyizi；
22、根据整合不连续面平均法向量在倾向oixi方向与走向oiyi方向提取的延展度，oizi与平面oixiyi正交，转换公式为：
23、
24、式中，η和θ分别为合并后不连续面的倾向与倾角；
25、确定不连续面组为j，该独立结构面编号为i，获得点集x(j，i)，其中，x'(j,i)与y'(j,i)属于点集的局部坐标，倾向与走向延展度计算分别为：
26、lp倾向(j，i)＝max(x'(j,i))-min(x'(j,i))
27、lp走向j，i)＝max(y'(j,i))-min(y'(j,i))
28、式中，lp倾向，lp走向分别为倾向方向和走向方向的延展度，单位为：/m。
29、优选地，所述确定结构面粗糙度，具体包括：
30、通过提取同组结构面中的结构面，以结构面法向量方向设置间距相等且平行的剖面；
31、将结构面与剖面的交线作为弧长，弧长两端点的连线作为线长；
32、通过统计每个剖面线长与弧长的比值，取多个剖面线长与弧长的比值的均值作为结构面粗糙度的结果；
33、结构面粗糙度的计算公式为：
34、
35、式中，lp3d为结构面粗糙度，lpi为某一剖面与结构面交线的粗糙度，n为设置的剖面数，l为某一剖面线长，s为某一剖面弧长。
36、优选地，所述确定结构面间距，具体包括：
37、对同面簇根据空间位置进行升序排列，并进行整合；
38、同时，将确定结构面粗糙度过程中计算得到的法向量进行平均化处理，并以整合后的大簇cj为单位获取新的簇面法向量；...
【技术保护点】
1.一种岩体质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述获取待评价区域的岩体表面点云数据，具体包括：
3.根据权利要求2所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述确定结构面组和结构面组数，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述并将倾向与走向两个方向中的最大值作为结构面延展度，具体包括：
5.根据权利要求4所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述确定结构面粗糙度，具体包括：
6.根据权利要求5所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述确定结构面间距，具体包括：
7.根据权利要求6所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述得到块体体积，具体包括：
8.根据权利要求7所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述对岩体质量进行评价，具体包括：
9.一种岩体质量评价系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种岩体质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述获取待评价区域的岩体表面点云数据，具体包括：
3.根据权利要求2所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述确定结构面组和结构面组数，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的岩体质量评价方法，其特征在于，所述并将倾向与走向两个方向中的最大值作为结构面延展度，具体包括：
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙钱程，崔春浩，王泉，徐志华，郭戈，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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