Calculation of in-situ blocks volume distribution of rock masses with full persistent joints using 3D point cloud data obtained by digital joint mapping techniques

Mehrishal, Seyedahmad Calculation of in-situ blocks volume distribution of rock masses with full persistent joints using 3D point cloud data obtained by digital joint mapping techniques. University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
Final Report.pdf

Download (840kB)

Abstract

Prior to implementation of rock engineering projects, if there is sufficient information on rock mass structural condition and dimensions of rock blocks, proper designing of execution methods and appropriate equipment selecting will reduce costs. The advent of new technologies in the field of three-dimensional mapping of outcrops has made it possible to provide precise geometrical information of the rock mass structures to identify and survey discontinuities. This research presents a process where using dense cloud data obtained from digital 3D mapping techniques and by integrating capabilities of some software, the orientation and spacing of persistent discontinuities of rock mass and the volume distribution of rock blocks are calculated. Here, at first, the points belonging to each discontinuity plate are examined by performing the coplanarity test and categorized by statistical methods. In addition, the discontinuities that are perpendicular to the surfaces of rock mass outcrop and the discontinuity plane is not visible were visually identified along their trace line. After identifying the points belonging to each discontinuity sets, points were clustered according their spatial distributions and a single plane fitted to the points belonging to each cluster. So, all visible discontinuities in rock mass, by the assumption of persistent, were geometrically simulated. On the other hand, a volumetric 3D model of rock mass was created using point cloud data. By geometric combination of generated joint planes and volumetric model of rock mass, rock blocks were created and block volume distribution diagram was obtained. In order to validate the method presented here, a geometric model with orthogonal regular joint system with accurate analytical solution was applied, and also the results were compared with the previous block volume estimation methods.

Item Type: Other
Persian Title: تخمین حجم بلوک¬های برجای توده سنگ با استفاده از اندازه¬گیری جهت¬داری و فاصله¬داری ناپیوستگی¬ها
Persian Abstract: پیش از شروع اجرای پروژه¬های مرتبط با مهندسی سنگ، چنانچه از وضعیت ساختاری و ابعاد بلوک-های توده¬سنگ اطلاعات کافی وجود داشته باشد، با طراحی و انتخاب درست روش¬های اجرا و تجهیزات مناسب، به میزان زیادی در هزینه¬ها صرفه¬جویی خواهد شد. ظهور فناوری¬های جدید در زمینة برداشت اطلاعات مختصاتی و مکانی، این امکان را فراهم کرده است که اطلاعات دقیق سه¬بعدی هندسی از ساختار توده سنگ فراهم شده تا به کمک آنها ناپیوستگی¬ها شناسایی و برداشت شوند. این تحقیق، فرآیندی را ارائه می¬دهد که در آن با استفاده از داده¬های ابر نقاط متراکم به دست آمده از روش¬های نوین برداشت سه¬بعدی عوارض زمین و با تلفیق قابلیت¬های چند برنامة کامپیوتری، مقادیر جهت¬داری و فاصله¬داری دسته¬درزه¬های پایای موجود در توده سنگ و همچنین نمودار توزیع حجم بلوک¬های توده¬سنگ برآورد می¬شود. این فرآیند نیازمند آن است که ابتدا ابر نقاط متراکم سه¬بعدی با دقت مناسبی از رخنمون¬های توده¬سنگ برداشت شده باشد. در این روش، تعلق نقاط مختصاتی به صفحات ناپیوستگی¬ها با اجرای آزمون کوپلناریتی مورد بررسی قرار گرفته و به کمک روش¬های آماری دسته¬بندی می¬شوند. بعلاوه، برخی از ناپیوستگی¬ها که عمود بر سطوح دامنه بوده و صفحات آنها قابل روئیت نیست به صورت بصری از روی امتداد خط اثر آنها شناسایی شدند. پس از مشخص شدن نقاط متعلق به دسته¬ناپیوستگی¬ها، با توجه به پراکندگی فضایی آنها، نقاط خوشه¬بندی شده و بر مجموعه نقاط متعلق به هر خوشه، صفحة واحدی برازش شد. به این ترتیب تمامی صفحات ناپیوستگی قابل روئیت موجود در توده سنگ به صورت هندسی و با فرض پایایی، شبیه سازی شدند. از طرفی دیگر با استفاده از داده¬های ابر نقاط متراکم، یک مدل حجمی سه¬بعدی از توده سنگ ایجاد شد. با تلفیق هندسة مدل سه-بعدی درزه¬ها و مدل حجمی توده سنگ، هندسة بلوک¬های توده¬سنگ به صورت کامپیوتری شبیه¬سازی شده و نمودار توزیع حجم بلوک نیز به دست آمد. به منظور اعتبارسنجی راه و روش ارائه شده در این تحقیق از یک مدل هندسی با سیستم درزه¬داری منظم متعامد که دارای حل تحلیلی دقیق است، استفاده شد و همچنین نتایج حاصله با روش¬های پیشینِ ارزیابی حجم بلوک نیز مقایسه شدند.
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 08 Nov 2020 09:12
Last Modified: 08 Nov 2020 09:12
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/12189

Actions (login required)

View Item View Item