Overbreak and underbreak in underground openings Part 2: causes and implications

Summary The newly developed light sectioning method has been used to investigate some of the causes and costs of overbreak and underbreak. Investigations at the Aquamilpa Hydroelectric Project in Mexico have shown decreased overbreak and increased underbreak as a result of increased rock quality and decreased explosive energy. A new measure of explosive energy, the perimeter powder factor (PPF), has been defined and shown to be useful in the context of tunnel-wall rock damage. Tentative results indicate that explosive energy (PPF) may be a more important factor in producing underbreak, whereas rock quality may be a greater factor in producing overbreak. A site-specific equation is given for predicting overbreak or underbreak as a function of rock quality and explosive energy, with an evaluation of the cost of underbreak and overbreak.     

图像处理技术在隧洞超欠挖评价中的应用

图像处理技术在隧洞超欠挖评价中的应用是该技术在地质及岩土工程领域的新尝试。通过对野外摄取的隧洞图像进行一系列的处理得到隧洞的基本形状,然后与隧洞的设计形状对比分析,即可得到隧洞在该断面上的超欠挖方量,然后对其他断面采用同样的技术就可评价某一段或整个隧洞的超欠挖数量,这样就从定量的角度解决了以往工程中难以解决的超欠挖评价问题,为工程超欠挖的判断与决策提供合理依据。最后通过一实例对某一隧洞的超欠挖方量进行评价。     

基于数字图像测量的Duncan-Chang模型参数研究

利用三轴土样变形数字图像测量系统进行研究,发现不同测量方式得出的Duncan-Chang模型参数的差别很大。分析得出,数字图像局部变形非接触式测量与传统整体测量方式是导致模型参数存在差异的主要原因。数值算例说明了模型参数差别对位移计算结果的影响程度,变形数字图像测量得到的模型参数K和Kb比传统测量的结果高2~3倍,相应的位移计算结果是传统测量方法模型参数计算得到结果的一半。     

遥感图像数字处理新方法-模拟反射率图像

随着遥感技术的飞速发展及图像分辨率的提高,对改善图像质量的处理技术要求越来越高,现有的处理手段已不能满足新的需求,其中遥感数据信息的完整利用尤为突出。TM数据有七个波段,一般只利用其中三个波段的信息,其它波段的信息没有被利用。基于TM数据的模拟反射率图则囊括TM数据七个波段的信息,信息利用完整,图像质量得到了很大提高。这里严格推导了基于TM数据构建模拟反射率图的原理和构建流程,并根据实验结果,总结了基于TM数据的模拟反射率图的特点主要有:①阴影区的分辨率得到了提高;②整体图像质量提高,图像处理由传统的不定量(拉伸)处理变为定量(特定处理工艺)处理;③信息利用完整;④对水体有一定程度的透视作用。     

基于CT图像处理技术的岩土材料有限元模型

提出了一种利用数字图像技术对岩土材料CT图像进行处理的有限元模型方法。该方法建立的有限元模型能充分考虑岩土材料的非均匀性,特别是可以考虑空隙分布对岩土材料力学性质的影响。应用该方法对沥青胶结颗粒材料的劈裂试验进行了数值模拟,结果表明：不同方向拉应力分布不均匀,最大拉应力出现在空隙与颗粒的交界处。     

遥感图象处理与信息提取方法的研究

在图象预处理中．为了研究不同处理方法的效果．分别采用了灰度变换、图象平滑和图象锐化等方法,经过比较发现,不同的增强方法对不同的特征地物的效果有明显的差异;在图象信息提取时,分别使用最小距离法、比值法和组合比等方法．采用不同波段的图象组合进行运算,可以依次突出不同的地物信息．从而达到了信息自动识别的目的。     

基于数字图像处理技术的溶蚀岩体细观变形破坏机制模拟研究

通过数字图像处理技术对广泛发育于岩溶地区的溶蚀岩体的溶蚀特征进行提取,构建离散元溶蚀岩体模型,并模拟单轴压缩试验研究溶蚀岩体的细观变形破坏机制,以分析溶蚀岩体的变形破坏特征和裂隙演化规律。结果表明：溶蚀岩体模型能够很好地表征岩体的溶蚀特征,对真实的溶蚀形态具有较好的还原作用;溶蚀岩体的累计破坏数曲线呈现“S”型变化特征,即分为裂隙不发育阶段、稳定发育阶段和不稳定发育阶段,溶蚀岩体的破坏具有累进性特点;由于溶蚀孔洞的存在,使得溶蚀岩体接触力力链表现出各向异性特征,随着加载的进行,岩体骨架为抵抗外部荷载的作用,导致接触力在岩体骨架内集中,表现为接触力力链线条变粗;随着应变的增加,试样发生起源于溶蚀孔洞周围的破坏,破坏区域发生卸荷作用,接触力力链被淡化,最终试样发生破坏,力链消失,溶蚀岩体应力应变关系是试样内部接触力变化规律的宏观表现。     

数字图像测量技术在土工三轴试验中的应用研究

将数字图像处理技术应用于土工三轴试验土样变形测量,提供了一种新的非接触变形测量手段。可消除传统三轴系统的变形测量误差,可测量土样任意部分的局部变形、剪切带的形成和发展过程,可定量分析橡皮膜嵌入的影响,还可实时跟踪并纪录土样变形过程。文中讨论了图像测量结果与传统测量结果的差别,指出对于标准的小三轴试样可以取中间40 mm左右的试样段进行变形测量以排除端部效应影响。     

基于变形数字图像处理的土体拉伸试验装置的研发与应用

研究黏土的抗拉性能对于认识离子固化剂改性黏土的黏聚力等力学性能有着重要的意义。针对现有拉伸测试装置的不足,设计研发了一套基于变形数字图像处理的土体材料拉伸试验装置,该装置包含应变控制模块、加载夹具模块、数据采集模块和数字图像处理模块。改进了现有加载夹具的不足,将土样形状设计为“8”型并运用FLAC3D有限元数值计算软件验证其合理性,巧妙地解决了夹具与土样之间的连接问题,并且将加载夹具功能与制样盒功能合并,避免了试样转移过程中可能受到的扰动。新增了图像采集装置,记录土样变形破坏过程,基于Geo-PIV数字图像处理软件分析土样试验过程中的变形规律。应用该装置开展了素蒙脱土及不同配比离子固化剂减小蒙脱土黏聚力对比试验研究,研究结果表明：拉伸仪能精确控制、采集土体的抗拉强度。粒子图像测速（particle image velocimetry,简称PIV）分析结果客观、真实地表明,试验过程中土样处于受拉状态,并且土样受加载夹具夹持的部位并未出现明显的应力集中现象;离子固化剂改性蒙脱土抗拉强度以及拉伸变形模量较未改性土低,降低程度随离子固结剂溶液浓度增大而增大;数据采集装置对应力、应变信息变化敏感。试验结果和数字图像结果表明,所设计的拉伸试验装置具合理性、可靠性以及敏感性。     

数字图像测量技术在土工三轴试验中的应用

将数字图像测量技术应用于常规土工三轴试验,解决了常规土工三轴试验传统变形测量中的一系列难题。自主研发了三轴图像测量系统,发展历程可概括为3个阶段：（1）基于边缘识别的三轴试样变形图像测量,通过跟踪边缘位置的变化确定土样的径向变形,识别橡皮膜上的白色标志线确定土样的轴向变形;（2）基于角点识别的三轴试样变形图像测量,用方形标志块将橡皮膜表面离散成若干单元,测量跟踪单元每一角点（节点）的位置,可得任意时刻的土样表面节点的位移,应用有限元技术,可以得到土样表面的位移（变形）场和应变场;（3）三轴土样变形全表面数字图像测量,以基于角点识别的前表面三轴试样变形测量为基础,增设一组平面镜,用一台摄像机实现了圆柱体土样360度全表面的变形测量,得到每一时刻的表面变形场和应变场。三轴土样变形数字图像测量系统具有传统测量方法无可比拟的优点,对于推动土力学,特别是土的本构关系研究具有重要价值。     

Digital measurement of 2D and 3D cracks in sandstones through improved pseudo color image enhancement and 3D reconstruction method

An integrated approach of improved pseudo color image enhancement (IPCE) method and three-dimensional (3D) reconstruction technology is proposed. The evolution characteristics of two-dimensional (2D) and 3D spatial cracks in X-ray computed tomography (CT) images of sandstones subjected to triaxial compression with confining pressure of 10, 20, and 30 MPa are investigated. The equations of crack width, length, and dip angle are established based on the proposed digital damage ratio. Based on the pseudo color images, point cloud maps with roughness and spatial images of cracks are investigated. The numerical results show that this proposed method is effective to study and understand the fracturing properties of rocks.     

土壤测量样品处理方法对金异常圈定的影响与应用——以湘东北棉花坡矿区为例

在地质勘探的普查和详查工作中,土壤地球化学的指示作用是重要的决定性因素之一。随着地表及浅部矿产的开发,边深部盲矿体的找矿难度不断加大。按照目前的样品处理方法及技术要求,岩金矿区的矿化地段土壤测量分析数据被削弱,元素异常下限值偏低。为了解决异常贫化带来的异常圈定问题,本次研究对土壤样品的加工进行改进和调整。首次提出将野外采取的金矿土壤测量样细分,烘干处理后,不再进行过筛处理,并在湘东北醴陵市棉花坡金矿区的找矿普查工作中应用。对该区金矿土壤测量样品野外加工过筛与不过筛检测结果对比分析,未过筛样品能更客观、真实地反映矿区Au元素异常值情况,有利于指导找矿,取得了良好的找矿效果。因此,本次试验工作方法对指导类似金矿区土壤测量样品野外加工处理具有一定的借鉴意义。