岩体孔内摄像视频高精度快速成图方法研究

岩体结构形态特征对岩土地质工程的开挖建设具有重要的意义,而数字钻孔摄像技术是快速有效地直接获取孔内岩体结构形态的一种重要手段。针对现有数字全景钻孔摄像系统及其分析软件在现场复杂环境凸显出来的问题,本文提出了一种孔内全景视频环状图像快速拼接融合成图方法。该方法通过转化原始孔内视频图像为众多有序的帧窄带状图像,并进行图像特征检测与匹配筛选,从而实现孔内全景图像的快速拼接融合。结果表明该方法可在不完全依靠指南针或电子罗盘及深度编码器的情况下,来快速完成孔内全景视频图像的连续拼接融合;拼接图像的横向纵向分辨率和图像清晰度均提高了一个数量级,实际工作时间可减半,并且能够实现拼接出图过程的智能化和自动化分析处理,减轻工作人员的负担,提高了工作效率。本方法可仅仅依靠孔内视频图像的固有特征而快速有效地形成无偏差的高质量钻孔全景图像,促进了孔内摄像技术的发展,为高精度岩体工程勘察提供了一种更便捷有效的技术手段。     

基于孔内立体像对成像的地应力方向测量方法研究

深部岩体地应力的测量对岩土力学与工程地质具有重要的意义。由于传统的地应力测试过程较为复杂,在深孔中更是难以实现,因此,本文提出了一种利用全景立体钻孔成像技术和受力状态下钻孔形态特征来快速、有效、准确地确定地应力方向的测量方法。该方法利用基于双锥镜成像原理的全景立体钻孔成像技术获得钻孔孔壁同一位置不同视角的两幅立体像对图像,通过对像对图像构建钻孔孔径形态数值,进而刻画钻孔孔壁的几何形态特征。再根据地应力的作用下圆形钻孔孔壁变成椭圆形孔壁,进而推导并给出了圆形孔壁变成椭圆之后的标准椭圆方程,并建立了椭圆形态参数与地应力方向的关系。据此,再结合全景立体钻孔成像技术获得钻孔孔壁的几何形态（椭圆形孔径）,从而计算出椭圆长轴与坐标轴的方向,进而测得了孔内的地应力方向。最后利用标准模型进行模拟测试,结果表明该方法测量的钻孔几何形态方向与实际的应力方向保持一致,验证了该方法的正确性和可靠性。该方法应用了最新的钻孔成像技术,在不依赖于岩体物性参数的前提下,实现了基于钻孔形态的地应力方向的直接获取,为深部岩体地应力的测量提供了一种新的途径和测试方法。     

B超在含沙量及其垂线分布测量中的首次应用

针对河港工模型试验中的泥沙测量与研究,借助B超仪和三维定位行走控制平台构建了一个含沙量及其垂线分布的分析与测量系统。系统利用B超成像技术获取含沙水流中悬浮沙粒的图像,针对B超图像编写含沙量分析软件,分析图像中指定区域的沙粒成像光斑面积的灰度浓度。通过率定试验,建立灰度浓度与水中实际含沙量的对应关系,并利用这种对应关系来计算待测含沙量。系统实现了较低含沙量及其垂线分布的在线同步分析与测量,具有操作简单、直观可视、实时性好、灵敏度高的特点。