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隧道与地下工程灾害防治
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岩体非连续数字数值一体化分析
姜枫1,武威1,2*,潘柄屹1,张可珅1,3,陈建琴4,朱合华1,2
(1.同济大学土木工程学院,上海 200092;
2.土木工程防灾减灾全国重点实验室,上海 200092;
3.青岛理工大学土木工程学院,山东 青岛 266033;
4.上海市隧道工程轨道交通设计研究院,上海 200092)
An integrated digital-numerical analysis method for discontinuous rock masses
JIANG Feng1, WU Wei1,2*, PAN Bingyi1, ZHANG Keshen1,3, CHEN Jianqin4, ZHU Hehua1,2
(1. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China;
2. State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China;
3. College of Civil Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266033, Shandong, China;
4. Shanghai Tunnel Engineering & Rail Transit Design and Research Institute, Shanghai 200092, China)
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摘要 针对传统地质编录效率低、数值建模人工干预多等问题,提出一种基于双目视觉的岩体非连续数字数值一体化分析方法。该方法将双目摄影测量技术、自动化三维/二维几何布尔运算建模与非连续变形分析(discontinuous deformation analysis,DDA)深度结合,实现了从现场图像采集、地质信息数字化提取到块体力学分析的自动化数据流转。为验证所提方法的可靠性与工程实用性,本研究依托我国西南某隧道与贵州索草坡隧道,分别开展了二维和三维空间下由结构面切割引发的围岩渐进式失稳破坏过程模拟。研究结果表明,该方法能够识别岩体出露的结构面信息,并将其转化为可用于 DDA 计算的非连续块体模型,在给定结构面几何和力学参数条件下,可用于分析复杂节理切割作用下岩块体的滑动、脱离、下坠及碰撞过程,为潜在不稳定块体识别和掉块风险区域判定提供参考。本研究为复杂节理岩体工程施工期的结构面识别、非连续建模与稳定性分析提供了一种自动化技术流程,可为潜在不稳定块体识别、掉块风险判定和支护设计提供参考。
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姜枫
武威
潘柄屹
张可珅
陈建琴
朱合华
关键词:  隧道工程  双目摄影测量  非连续变形分析(DDA)  三维建模  稳定性分析    
Abstract: To address the low efficiency of traditional geological logging and the excessive manual intervention required in numerical modeling, an integrated digital-numerical analysis method for discontinuous rock masses based on binocular vision was proposed. In this method, binocular photogrammetry, automated 3D/2D geometric Boolean operation modeling, and discontinuous deformation analysis (DDA) were integrated. By constructing a unified framework for geometric and mechanical data, an automated data workflow from on-site image acquisition and digital extraction of geological information to mechanical analysis of discrete blocks was achieved. To verify the reliability and engineering applicability of the proposed method, simulations of the progressive instability and failure processes of surrounding rocks induced by discontinuity cutting were carried out in two-dimensional and three-dimensional spaces, based on a tunnel in Southwest China and the Suocaopo Tunnel in Guizhou Province, respectively. The results showed that the exposed discontinuity information of rock masses was identified and converted into discontinuous block models for DDA simulations. Under given geometric and mechanical parameters of discontinuities, the sliding, separation, falling, and collision processes of rock blocks cut by complex joints were analyzed. An automated technical workflow for discontinuity identification, discontinuous modeling, and stability analysis of complex jointed rock masses was therefore established, by which a reference could be provided for the identification of potentially unstable blocks, rockfall risk assessment, and support design during tunnel construction.
Key words:  tunnel engineering    binocular photogrammetry    discontinuous deformation analysis (DDA)    3D modeling    stability analysis
收稿日期:  2026-03-31      修回日期:  2026-05-13      发布日期:  2026-06-15     
中图分类号:  U452  
  TU457  
基金资助: 国家自然科学基金资助项目(41902275, 42272338);四川高速公路建设开发集团有限公司科研资助项目(2024-cg-ky-17);四川省交通运输科技资助项目(2018-ZL-02)
通讯作者:  武威(1986—),男,河北衡水人,副教授,博士生导师,博士,主要研究方向为岩体非连续计算理论与隧道围岩灾变智能防控技术。    E-mail:  weiwu@tongji.edu.cn
作者简介:  姜枫(1997—),男,山西长治人,博士研究生,主要研究方向为非连续变形分析。E-mail: 2211101@tongji.edu.cn
引用本文:    
姜枫, 武威, 潘柄屹, 张可珅, 陈建琴, 朱合华. 岩体非连续数字数值一体化分析[J]. 隧道与地下工程灾害防治, .
JIANG Feng, WU Wei, PAN Bingyi, ZHANG Keshen, CHEN Jianqin, ZHU Hehua. An integrated digital-numerical analysis method for discontinuous rock masses. Hazard Control in Tunnelling and Underground Engineering, 0, (): 1-13.
链接本文:  
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