三维结构光扫描技术在岩石结构面粗糙度评价实验教学中的应用

张小波， 朱 熙， 姚 池， 杨建华， 蒋水华

（南昌大学建筑工程学院；江西省尾矿库工程安全重点实验室，南昌 330031）

0 引 言

随着我国经济社会发展对能源资源需求的持续增长及基础设施建设规模的不断扩大，众多大型岩体工程如水利水电开发、矿山资源开采和隧道掘进等工程建设正在大规模开展，工程施工所遇到的复杂地质条件和面临的岩体稳定性问题越来越具有挑战性。自然发育和人类工程扰动作用下的岩体，其内部通常包含大量形貌不同、尺寸各异的节理、裂隙、层理等不连续结构面，结构面的存在大大弱化了岩体的强度和整体稳定性。结构面作为控制岩体稳定性的关键薄弱部位，其形貌特征对岩体的强度和变形具有重要影响，在岩体质量评价和工程岩体分级中，结构面的形貌特征常常作为重要的评价依据，因此，广受岩石力学研究者和工程设计人员的关注［1-3］。

岩石结构面形貌测量是评价结构面粗糙度和起伏度等形貌特征的基础。结构面形貌测量按照测量仪器的工作原理，可分为机械式和光学式两种；按照测量仪器与结构面的接触关系，可分为接触式和非接触式测量两种。早期岩石力学研究者主要采用以针状轮廓尺为代表的手工接触式测量方法［4］，该方法虽简单实用，但测量精度较低且操作繁琐。随着计算机技术和现代工业制造的长足发展，自动机械接触式测量方法［5-6］和光学非接触式测量方法［7-9］被引入到岩石结构面形貌测量中。……