数字近景摄影测量在相似模拟试验中的应用研究

针对现有相似模拟实验观测方法中存在的自动化程度低、测量精度差等缺点,给出一种基于摄影测量计算机视觉方法进行相似模拟变形测量的新方法。利用普通非量测数码相机进行影像数据采集,通过在任相机平面预检校、变形监测点特征提取、影像匹配等计算步骤得出不同时期物理相似模型变形监测点的坐标。通过比较不同时期变形监测特征点坐标的变化量,计算得出物理相似模型变形情况。通过对某急倾斜煤层顶板相似材料进行模拟变形测量,试验结果表明:所应用方法与全站仪方法变形监测结果平面精度最大相差0.5mm左右,所测位移场与实际变形情况一致,满足因矿山开采引起的岩层和地表移动变形监测要求。     

BOTDA在岩层移动相似材料模拟试验中的应用

为了研究岩层移动变形相似材料模拟试验过程,采用布里渊光时域分析技术(BOTDA)对相似材料模拟试验进行分布式应变测量,在3 m平面应力模型内埋设2根传感光纤,对应位置布置百分表5个,对比分析岩层移动变形过程中的布里渊频移变化。试验结果表明:BOTDA分布式光纤传感技术实现了相似材料模拟试验的分布式应变测量,不仅能很好地测量光纤沿线的岩层垮落情况,而且能够感知和反映某一点处岩层的移动变形特征,为相似材料模拟试验提供了一种全新的测试方法,对相似材料模拟试验测试技术的发展有积极作用。     

基于图像识别的矿山相似材料试验模型变形信息提取

相似材料模型试验是研究矿山开采沉陷及损害的重要手段，试验中获取高精度的模型变形信息至关重要，现有的多种模型变形测量方法在数据采集精度和效率方面仍存在一定的局限性。以陕北某矿的多煤层循环开采与充填开采为模型开展相似材料模拟试验，利用非量测相机近距离拍摄模型得到高分辨率的序列图像，通过图像畸变纠正、自动拼接及特征识别，高精度获取相似材料模型的变形量。首先分析模型测点标志和相机参数对变形测量精度的影响，确定最佳的模型拍摄方案，即使用非量测相机距离模型1.5～2.0 m处进行正射拍照，形成横向重叠度大于55%，竖向重叠度大于30%的图像序列；进一步利用双线性插值方法对所得到的图像进行畸变校正处理，运用全自动稳健的图像拼接算法，使用Harris角点检测算子进行特征点提取，利用RANSAC算法对伪匹配点进行分类处理，通过颜色插值法对接边处进行颜色过渡与平滑等一系列自动处理，从而对图像序列进行拼接，所生成的模型全景图像分辨率较常规的固定相机姿态一次拍摄模型全景的图像提高约10倍。图像处理过程中以测点标志为训练网络，基于Faster R-CNN算法加入置信度，通过选取合适的滑动模板进行区域分析，显著提...     

崩落法开采岩移及塌陷规律相似材料模拟试验

基于平面相似原理,试验首次通过采用自主研制的可视化平面相似材料模拟平台,搭载先进的应力位移传感器及其采集设备,对崩落法开采上覆岩层移动及地表塌陷规律展开相似材料模拟研究,建立起大红山铁矿露天及井下崩落法开采平面相似模拟试验模型。通过试验,揭示出大红山铁矿井下崩落法开采上覆岩层冒落及其地表塌陷规律,首次发现由倒漏斗向正漏斗的敞开式塌陷,由应力传感器数据描绘出岩体内部应力转移规律,由位移传感器测定出本矿合理岩体移动角,该角度大于设计采用的岩体移动角,采用该岩体移动角重新划分二期可采矿体,通过模拟二期可采矿体,露天边坡未发生破坏,表明提高移动角具有可行性,对于指导矿山解放保安矿量具有重要意义。     

近景摄影测量系统在相似模型位移监测中精度分析

针对相似材料模型试验现有观测方法所存在的工作量大、自动化程度低等缺点,采用近景摄影测量系统进行相似材料模型试验的位移观测;分析了拍摄光照环境、拍摄位置、观测距离及布点方案等因素对近景摄影测量系统解算精度的影响。通过试验得到了最佳数据采集方案,进一步提高了系统的解算精度,是相似材料模型位移观测的有效方法。     

基于单视影像的相似材料模型位移监测研究

目前,相似材料模拟实验中,模型位移监测的自动化程度低且精度较差。针对这个问题,提出一种基于单视影像的相似材料模型位移监测方法。首先,利用严格的畸变校正模型对普通数码相机采集的模型影像进行校正;然后,提出一种基于阈值分割和局部边缘检测的最小二乘椭圆圆心检测方法对模型标志点中心精确提取;最后,基于直接线性变换模型对标志点进行坐标空间转换,并引入Ceres-solver解算器对转换参数进行平差优化,得到精确的标志点物方坐标及其形变量。实验结果表明,该方法可以实现对相似材料模型标志点的高效、精确提取,与近景摄影测量结果相比,X,Y向点位测量中误差均为0.5mm左右,解算形变场与实际观测情况一致,满足矿山开采相似模拟研究中地表及岩层内部位移监测的要求。     

近景摄影测量技术在相似材料模型实验观测中的应用

为了精确快速地获得矿山岩体内部动态变形数据,提出了采用近景摄影测量技术监测相似材料模型变形的方法.对该方法的监测精度进行了评定,并在实际相似材料模型中进行了应用研究.研究结果表明:建立模型对实际岩体的测距精度和点位精度提高效果明显;在实际相似模拟实验中,采用该方法可为矿山开采岩土体变形监测提供技术支持.     

数码位移测量仪及其在相似模拟实验中的应用

针对相似模拟实验中现有方法无法实现对平面位移连续测量与实时监测,本文应用机器视觉理论与图像处理方法研制了数码位移测量仪.首先研究了数码位移测量仪的原理,以及提高测量精度的方法;然后建立了平面应力模型,用数码位移测量仪与V-STARS系统对平面位移进行了对比测量实验.研究结果表明:数码位移测量仪可以用于平面位移的测量,且具有非接触测量、测量精度高、实时性强、自动化程度高等特点.     

基于三维激光扫描技术的矿区建筑物变形监测方法

传统变形监测方法存在工作量大、监测点难以保护、监测时间长等不足,与传统监测方法相比,三维激光扫描技术具有非接触、高密度、高精度、信息量大、快速获取物体表面三维空间坐标等优点。结合相似材料模型试验,提出了基于三维激光扫描技术的矿区建筑物变形监测思路。首先采用全站式三维激光扫描仪分别对二维相似材料模型在5个不同开采时段进行整体扫描,将扫描数据通过点云数据后处理软件进行预处理,从中提取模型上黑白靶标即变形监测点的三维坐标;然后结合MATLAB语言编程,实现监测点由假定坐标到目标坐标的自动化转换,提高点云数据处理效率;最后根据试验得出的变形监测思路,对某矿区水塔进行了变形监测,并与全站仪的监测数据进行了对比分析。研究表明:采用三维激光扫描技术获取的水塔变形监测数据与全站仪获取的监测数据的最大误差仅为1.8 mm,远小于沉降变形监测10 mm的精度要求,可见对矿区建筑物采用三维激光扫描技术进行变形监测具有可行性。     

构造应力下的金属矿山地表变形监测

采用全站仪联测各GPS点的高程及观测监测点的方法,对龙桥铁矿进行三角高程测量,从施测结果可以看出,此方法可使变形监测点的平面和高程精度得到保证,并且可以减少大量的外业观测工作量。     

短壁开采覆岩随时间变形的试验研究

相似模拟试验研究是一种重要的科学研究手段.针对五阳煤矿某短壁开采区域的岩层情况和采矿地质条件,运用相似理论建立了该煤矿相似模拟试验的平面应力模型.观测矿山开采过程中上覆岩层的移动情况,得到了在不同采留比条件下,煤柱、关键层的变形及地表沉陷规律及其与时间的相关性,为开采参数选择及地表沉陷预计提供参考.     

采空区覆岩稳定性模拟试验

为了研究铁路下伏采空区分布特征和覆岩稳定性规律,为采空区全面有效治理提供依据,实现确保运输安全的目的。通过建立相似材料、压力测试装置和位移场光测装置,利用相似原理进行材料配比,采用相似模型架建立物理试验模型,通过测点相对位移模拟观测地表移动及上覆岩层的变形情况,开展不同采厚、采深和预留煤柱下的采空区覆岩稳定性模拟试验。总结出铁路下伏煤层采空区的分布位置和特征,得到采空区围岩的破坏过程、机理和冒落规律,指出包神铁路下伏采空区治理的必要性并提出治理措施。     

大红山铁矿露天采场压矿范围的相似模拟

云南大红山铁矿由于露天采场的压矿限制,井下二期工程无法稳产至露天开采结束,压矿问题使矿山的开采无法实现顺利过渡。为研究矿山露天采场合理的压矿范围,通过相似材料模拟试验对大红山铁矿无底柱分段崩落法开采进行模拟。基于相似模拟试验过程中的模型岩层移动的变形情况、应力变化和位移变化数据,结合当前矿山现场数据进行综合分析,得到了矿山空区的冒落形式、露天采场最可能的破坏形式以及70°的压矿角度。根据70°压矿角重新划定露天采场合理的压矿界限,井下二期工程可以在安全的状况下多服务2 a,此时露天采场开采已结束,井下二期工程不再受露天采场的压矿限制,从而实现露天采场与井下开采的顺利过渡。研究结果为合理协调矿山开采、保障矿山安全提供了较好的理论依据,为类似露天地下联合开采的矿山提供了借鉴。     

相似材料模拟在开采沉陷研究中的应用

相似材料模拟试验法广泛应用于地表开采沉陷移动变形规律的研究。通过对灯光透镜法、近景摄影测量法等传统变形监测方法进行分析,并与光学图像法、三维激光测量法进行了比较,分析各方法监测精度,以便对不同要求的监测选用不同的监测方法。     

基于中心投影构像关系的模型试验变形测量

模型试验变形测量正在向快速,自动,高精度和数字化方向发展,它的主要特点是采用了数字图像识别技术,但是单纯的数字图像处理与分析忽略了原始影像畸变带来的系统误差,可靠性与精度偏低.为提高变形测量的精度,本文在数字图像分析的基础上,提出了基于中心投影构像关系的模型变形测量思想,阐述了基本原理与方法,给出实用的构像关系式,引入并综合了Trinder和Wong的高精度圆点定位算法,形成系统的数字化、高精度、自动化的模型变形测量技术方法.最后编制了系统软件,并应用于鲍店煤矿三带高度试验模型,获得了高精度、可视化的试验结果.该方法理论严密,对环境要求低,自动消除系统误差,分析结果精确可靠.     

基于视觉测量的相似材料模型裂隙检测与定位方法

目前,相似材料模拟实验中,模型裂隙的检测与定位的效率低且精度较差。针对这个问题,提出一种基于视觉测量的相似材料模型裂隙检测定位方法。首先,对图像进行预处理并根据图像噪声特点,提出一种多级连通域滤波方法滤除图像噪声;然后,基于标志点的外观和几何特点,设计一种有效的标志点中心定位和编码点识别方法提取编码点中心坐标;最后,利用严格的畸变校正模型进行像点畸变校正,并以编码点作为控制点,通过直接线性变换得到模型裂隙的实际精确位置。实验结果表明,该方法可以实现对相似材料模型裂隙高效、准确地检测与定位,X,Y方向上,裂隙最高点定位中误差不超过0.920mm,裂隙提取定位结果可以用于矿山开采中岩层破坏及"三带"发育规律等方面的研究。     

相似材料模拟工作面顶板围岩运移规律研究

利用相似材料模拟试验对祁东煤矿7131工作面高承压松散含水层下开采的上覆煤岩移动变形规律进行研究,在对原型固有特征分析、计算的基础上选取相似材料并确定相似配比,建立模拟模型。通过对关键线、关键点的控制和分析,研究工作面顶板围岩运移规律。     

三维激光扫描监测相似材料模型含水率研究

相似材料模拟是研究岩层移动与破坏的主要手段,相似材料模型的含水率与模型强度密切相关。高效监测相似材料模型含水率变化是相似材料模拟试验是否成功的关键。探讨了采用三维激光扫描技术进行相似材料模型含水率监测的可行性。首先分析了激光反射强度值与相似材料含水率之间的关系,进而讨论了三维激光扫描监测相似材料模型含水率的精度。研究表明:激光反射强度值对相似材料含水率较为敏感,两者之间为指数关系,三维激光扫描监测相似材料模型含水率的精度可达到0.23%,能够满足相似材料模型含水率监测的精度要求,为相似材料模型含水率监测提供了一条新途径。     

用相似材料模型研究岩层移动规律的可信性分析

相似材料模型试验方法在我国岩层地表移动学科中的应用始于五十年代,但应用的规模和研究的深度都比较有限。中国矿业学院岩层移动试验室两年来制作相似材料平面模型20余台。本文在所做工作的基础上仅就相似材料模型试验用于岩层移动规律的可信性进行探讨。一、模型干燥收缩的位移规律由于试验环境很难满足恒温、恒湿的     

金属矿山地下开采对地表建筑物稳定性影响分析

地下矿山开采过程中产生的采空区会引起地表变形,不同采矿工艺和采矿方法对地表影响范围及影响程度存在差异。本文对比研究了多种地表变形预测方法,采用数值模拟的方法对某铜矿的开采过程中建筑物地表进行了分析,得到了开采过程中的建筑物地表的变形规律,并对建筑物的稳定性影响范围及大小进行分析,结合相关规范进行了判别与论证得出,采用数值模型地表布置监测点的方法,可以有效地对需要研究的每个建筑物所在位置的地表变化情况进行独立的深入的分析,同时也可以得到大量相关数据。数值模型上布置监测点的方法对于相似矿山地表建筑物稳定性分析具有一定的借鉴意义。