محاسبه توزيع حجم بلوك هاي برجاي توده سنگ داراي درزه هاي پايا با استفاده از ابر نقاط سه بعدي به دست آمده از روش هاي درزه نگاري ديجيتال

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

در پروژه هاي مهندسي سنگ، با اطلاع از وضعيت ساختاري و ابعاد بلوك هاي توده سنگ، به ميزان زيادي در هزينه ها صرفه جويي خواهد شد. ظهور فناوري هاي جديد نقشه برداري اين امكان را فراهم كرده است تا به كمك مدل هاي سه بعدي رخنمون ديجيتال توده سنگ، عوارض ساختاري به آساني شناسايي و برداشت شوند. اين تحقيق، فرآيندي را ارايه مي دهد كه در آن با استفاده از داده هاي ابر نقاط متراكم و با تلفيق قابليت هاي چند برنامه كامپيوتري، مقادير جهت داري و فاصله داري دسته درزه هاي پاياي موجود در توده سنگ و همچنين نمودار توزيع حجم بلوك هاي توده سنگ برآورد مي شود. تعلق نقاط مختصاتي به صفحات ناپيوستگي ها با اجراي آزمون كوپلناريتي محاسبه شده و به كمك روش هاي آماري دسته بندي مي شوند. به دليل پراكندگي فضايي نقاط متعلق به دسته ناپيوستگي ها، نقاط خوشه بندي شده و بر هر خوشه، صفحه واحدي برازش شد. به اين ترتيب تمامي صفحات ناپيوستگي قابل روييت موجود در توده سنگ به صورت هندسي و با فرض پايايي، شبيه سازي شدند. از طرفي ديگر با كمك داده هاي ابر نقاط متراكم، يك مدل حجمي از توده سنگ ايجاد شد. با تلفيق هندسه مدل سه بعدي درزه ها و مدل حجمي توده سنگ، بلوك هاي موجود شبيه سازي شده و نمودار توزيع حجم بلوك به دست آمد. به منظور اعتبارسنجي راه و روش ارايه شده در اين تحقيق از يك مدل هندسي با سيستم درزه داري متعامد منظم كه داراي حل تحليلي دقيق است، استفاده شد.

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.