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提要：岩土工程实际中，由于岩体结构面的存在，极大地影响了岩体的力学机能
。深刻发展对结构面的钻研，为改善岩体的不变性提供参考凭据，拥有沉大意思
。传统步骤选取罗盘、尺子等对结构面进行钻研，存在效能低、误差大等诸多弊端
。本文介绍了一种新的步骤，选取非接触式三维成像技术，对岩体的结构面进行丈量、统计、分析，解决了传统丈量步骤的不及，供工程技术人员参考
。

岩体，是指肯定工程领域内的天然地质体
。岩体蕴含两个根基身分，即岩石和结构面
。由于结构面的存在，使得岩体和岩石的力学性质存在很大的差距
。好多工程实际中，在岩石强度很高的洞室内，仍有大量的变形粉碎产生，导致岩体不变性降低
。究其原因，就是由于大量的不整合、褶皱、断层、层理、片理、劈理、节理等结构面的存在
。结构面又接装脆弱面”，结构面的存在弱化了岩体的力学机能，决定了岩体工程的不变性，导致了岩体的各向异性
。因而，对结构面进行深刻钻研，对于提高岩体的不变性拥有很沉要的意思
。

传统上，通常选取罗盘、锤子、放大镜以及尺子等，对结构面进行丈量
。丈量实现后，再返回室内人为画图，进行数据统计分析
。传统步骤效能低下，耗时耗力，误差大
。丈量的对象都是部门测点，而不是宏观的大领域丈量
。并且对于一些绝壁峭壁、无法达到的场地，无法进行现实丈量，造成数据缺失，甚至存在岩石坠落伤人的风险
。

鉴于传统步骤存在的诸多问题，工程科技人员不休地尝试，研发新的步骤，对岩体结构面进行钻研
。本文介绍了一种新型的岩体三维成像及统计分析系统，可用于岩土工程的勘测和岩体结构的统计分析

Ｄ芄蛔魑恢中碌募际跫苛，供工程技术人员、科研人员使用，深刻对岩体结构进行钻研，为岩土工程设计人员提供科学的参考凭据
。

ShapeMetriX 3D 系统

ShapeMetriX 3D是奥地利3GSM公司研发的一套全新的系统
。通过手工拍照，天生三维图形，能够对岩体表表进行丈量和统计分析，可用于对岩体表表进行地质学、岩土力学评价分析
。ShapeMetriX 3D不是一款摄影丈量软件，而是为相识决工程地质、岩土工程、几何结构等问题而开发的一套系统
。

对于数据采集，选取的是一台经过3GSM软件标定的数码相机来进行的
。通过一台经过标定的相机，从两个分歧角度对指标区域进行拍照
。拍照前，要提前在指标领域内搁置一个标杆(如图1) 
。整个数据采集的过程约莫几分钟(搁置标杆，拍两张照片) 
。

ShapeMetriX 3D常用于隧路工程、矿业工程、岩土工程等
。ShapeMetriX 3D的一个沉要特点是，蕴含3D评价分析软件
。ShapeMetriX 3D是一整套系统，蕴含标定的成像系统和3D处置软件
。

拍摄照片以来，将照片拷贝到推算机上，输入到SMX Reconstructor软件中合成一幅三维图像
。选取的道理是由推算机视觉而衍生出的立体摄影丈量技术
。该技术不必要显示参考象征，就能够确定各个照片之间的相对方向
。

ShapeMetriX 3D所用的根基道理是可扩大的，这就意味着各类尺寸的表表都能够拍照并且天生三维图像
。但是，一个根基的要求就是表表必须是不规定的结构（不平坦的）
。

ShapeMetriX 3D的了局是一幅三维图像，它展示的是所纪录表表的状态

Ｄ芄挥米源3D软件对这幅三维图像进行各类丈量，也能够进行各类评价分析
。

• 岩体的情况客观地进行展示；
• 不用思考场地无法进入的问题，也不用不安丈量功夫的限时；
• 能够进行多种丈量，长度、距离、面积等；
• 能够获得推算的数据，例如能够直接得到结构面距离
  。

• 一幅三维图像不是一组三维表表丈量，而是实切其实的照片；
• 拍摄照片无需特殊的技术（会用数码相机即可）
  。

ShapeMetriX 3D系统选取手持式拍照，无需三脚架，支持变焦镜头，可对分歧距离的待测指标进行三维成像
。

利用ShapeMetriX 3D系统拍照得到了两幅照片，这两幅照片的方向是确定的
。两幅照片上均有一个一样的点P(u,v)，确定了两个方向和两个点，就能够得到两条射线（如图2中红色射线）
。这两条射线在三维空间订交于一点P(X,Y,Z)，这个点就确定了
。与此类推，两幅照片上的所有点在三维空间都能够都能够确定相应的三维点，所有的三维点就形成了一个三维面
。将一幅照片附在三维面上，就得到了三维图像
。两次拍照的距离以及相机的地位都是无需知路的
。

这种三维图像得到的是部门坐标系统，没有其它信息
。也能够参与现有的指标信息，例如对于隧路，能够参与弧度信息
。若是输入指南针方向数据，模型就能够大体对准真北方向
。

模型若是必要参与地理坐标信息，至少必要知路图像区域内三个节造点的坐标信息，这三个点的坐标能够通过全站仪或者更精确的GPS 测得( 见图3) 
。最终的了局，就会凭据这几个节造点的坐标转换成相应的坐标系统
。

图4中(a)为一座采石场的岩质边坡三维图像
。这个三维图像是由好多三维点(b)加上照片组成的
。用自带的三维评价分析软件，能够便捷地进行地质造图(d)，也能够绘造岩体结构球形图(e)，并且确定结构面间距(f)，能够急剧地对岩体结构面进行评价分析
。

输出了局

通常，能够从三维图像中得到几何数据
。选取系统自带的JMX Analyst 软件能够对三维图像进行查看，也能够进行一些评价分析，如图5～6
。

①长度( 距离，距离) ，m；

②面积，m2；

③不陆续面或整个岩质边坡( 偏差、倾角) 的空间方向；

④不陆续迹和地层( 偏差、倾角) 的空间方向
。

①间距( 均匀间距、法向间距、簇间距、总间距）；

②沿概括线的间距；

③迹的不陆续性，单元/m

④不陆续簇的空间差距；

⑤体积，单元m2
。

①三维图像数据，VRML文件和OBJ文件；

②几何数据，DXF文件，可用于CAD；

③丈量的数据，CSV文件( 可用于Excel) 和DXF 文件( 可用于CAD)；

④三维图像截图，JPG文件
。

利用领域

ShapeMetriX 3D能够在多种工程领域得到利用，蕴含：

隧路开挖

隧路掌子面三维造图，岩土数据采集，工程治理，地质资料保留；

地下采矿

变形监测，岩土数据采集，支护结构分析；

露天采矿

矿区图的更新，确定开挖的体积，不变性评价( 例如岩质边坡)；

岩土工程

大体有关性简直定，室内分析和原位分析
。

对于岩土工程而言，钻研岩体的结构面是极度沉要的
。岩体开挖、支护设计规划都是凭据岩体结构面的参数来造订的
。传统的岩体结构面丈量步骤效能低，存在好多问题
。ShapeMetriX 3D系统的出现，解决了这些问题
。与传统的丈量步骤相比，ShapeMetriX 3D 选取移动非接触式岩体丈量，不必要专业的勘测技术，使用单一、矫捷，利用变焦拍照机手动拍照，急剧、安全地进行数据采集
。ShapeMetriX 3D系统按一定的规定描述岩体结构情况，整套系统不仅仅只是一台丈量设备，并且带有软件，能够进行分析评价
。该系统提高了地质丈量的效能、质量和安全性，可供岩土工程技术人员参考
。

参考文件：郑江. 岩体三维成像系统在岩土工程中的利用[J]. 四川建材, 2021, 47(3):93-95.

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