隧道掌子面圍巖結構數(shù)字化獲取與信息表征方法及工程應用.pdf

1、隧道及地下工程中，巖體的穩(wěn)定性分析與質(zhì)量評價是巖土工程設計規(guī)劃與安全施工過程中的重要一環(huán)，而巖體地質(zhì)信息是進行巖體穩(wěn)定性分析和安全評價地基礎。傳統(tǒng)的巖體信息采集方法面臨著不及時、效率低等問題，而新興的巖體結構面信息數(shù)字化獲取方法在巖體地質(zhì)信息采集過程中具有方便快速、便于數(shù)據(jù)保存等明顯優(yōu)勢。但在獲取過程中也面臨著隧道洞室光線昏暗、多塵等惡劣環(huán)境條件的困擾，造成無法獲取較清晰的結構信息圖像。面對以上相關問題，通過研究優(yōu)化巖體結構面信息獲取及

2、提取分析方法，為隧道等工程的施工設計提供有力保障。
　　(1)研究總結了隧道復雜環(huán)境條件下采集設備環(huán)境敏感性及巖體結構面最佳采集模式。以隧道昏暗、粉塵環(huán)境為基礎，運用環(huán)境監(jiān)測儀器實現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境溫濕度、亮度、粉塵濃度參數(shù)定量化，分別控制光照強度及粉塵濃度為單一變量，試驗分析采集設備在不同粉塵濃度和不同光照強度下的最佳采集模式及環(huán)境敏感性程度。并通過理論分析及現(xiàn)場試驗論證近紅外光線成像技術在克服隧道惡劣環(huán)境的可行性，確定了最佳紅外獲取波

3、段。
　　(2)運用數(shù)碼圖像處理技術，研究巖體圖像的增強及信息獲取。利用點運算層次的圖像灰度變換處理及直方圖均衡化研究了掌子面圖像對比度增強方式;利用群運算層次的空域濾波增強方法實現(xiàn)巖體圖像噪聲去除，最終完成圖像質(zhì)量增強，凸顯巖體結構面信息特征。在結構面信息提取方向，實踐了多種邊緣檢測方法，并根據(jù)檢測邊緣完成了自動及手動修正，實現(xiàn)結構面邊緣的提取。
　　(3)通過圖像特征提取技術，完成巖體結構面長度、寬度、傾角基本信息統(tǒng)計分