鄧人文，周家文，韓進(jìn)奇，李海波，侯奇東

(1.四川大學(xué) 水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 四川 成都 610065；2.中國(guó)水利水電第七工程局有限公司， 四川 成都 610081；3.四川大學(xué) 水利水電學(xué)院， 四川 成都 610065)

危巖體是指在多組結(jié)構(gòu)面切割，在自身重力、差異性風(fēng)化、地應(yīng)力、巖爆開挖等多種因素作用下形成的穩(wěn)定性較差，逐漸與母巖分離，直致完全脫離母巖的巖體[1]。洞室危巖體常發(fā)生在斷層破碎帶、不整合接觸面及巖體結(jié)構(gòu)面不利組合地段，洞室開挖后圍巖由構(gòu)造應(yīng)力作用蓄集的能量得到釋放，使巖體碎片化造成掉落或彈射，其孕育具有漸進(jìn)性、失穩(wěn)具有突發(fā)性，對(duì)洞室穩(wěn)定和施工人員安全造成極大威脅[2]。貓?zhí)铀募?jí)引水洞在K0+92—K0+109m區(qū)段沿結(jié)構(gòu)面形成17 m×9 m×7 m的掉落；青藏線關(guān)角隧道通過11條斷層帶,巖體掉落達(dá)60多次,最長(zhǎng)達(dá)5 m,方量為1 500 m3；漁子溪、映秀灣電站在施工中也曾因圍巖掉落引起人身事故和支護(hù)物破壞[3]。

徐進(jìn)軍等[4]將三維激光掃描技術(shù)引入到庫區(qū)滑坡變形監(jiān)測(cè)與分析中；Lemy 等[5]將三維激光掃描技術(shù)用于開挖隧洞圍巖襯砌變形測(cè)量中；董秀軍等[6]將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于高陡邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的測(cè)量研究中；劉昌軍等[7]將三維激光掃技術(shù)投入到高邊坡危巖體的識(shí)別與分類研究中。以上研究雖然將三維激光技術(shù)應(yīng)用于工程地質(zhì)領(lǐng)域，但對(duì)地下洞室危巖體的調(diào)查研究卻較少，傳統(tǒng)的高邊坡危巖體勘察通過調(diào)查人員實(shí)地走訪和觀察，其調(diào)查直觀方便、實(shí)用性強(qiáng)，在多年的巖土工程勘察工程中發(fā)揮了不可或缺的作用[8]。

本文以白鶴灘左岸地下洞室為依托，其尺寸規(guī)模巨大、采光困難、面臨的工程地質(zhì)條件更為復(fù)雜隱蔽。造成統(tǒng)計(jì)危巖體的信息不全面、人工排查危巖體困難、難以解釋危巖體形成區(qū)域與洞室位置地質(zhì)情況的內(nèi)在聯(lián)系等問題。三維激光掃描技術(shù)基于遙感技術(shù)快速(5 min/次)、高密度(10 mm/點(diǎn)距)、高密度(mm級(jí))獲取巖體表面信息[9]。準(zhǔn)確記錄危巖體表面的三維坐標(biāo)，對(duì)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)定位；激光掃描克服受光照條件影響；識(shí)別所在區(qū)域節(jié)理等結(jié)構(gòu)面，建立危巖體與地質(zhì)條件的相互關(guān)聯(lián)。

1 基于三維掃描的危巖體監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.1 三維激光掃描

三維激光掃描技術(shù) (Terrestrial Laser Scanning) 又稱為“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”，是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)新突破。它采用光電測(cè)距原理，發(fā)射并接收反射回來的激光脈沖信號(hào)，來確定物體表面點(diǎn)與掃描儀的相對(duì)空間位置關(guān)系，通過激光飛行時(shí)間(TOF)來計(jì)算每個(gè)反射點(diǎn)與儀器中心點(diǎn)的斜距ρ，儀器同時(shí)記錄水平向掃描角度α和垂直向掃描角度值θ，再根據(jù)空間幾何關(guān)系即可計(jì)算出每個(gè)反射點(diǎn)在位于儀器中心的笛卡爾坐標(biāo)系(X-Y-Z)中的X、Y和Z坐標(biāo)值。如圖1所示。

三維激光掃描技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)捕獲測(cè)量區(qū)表面數(shù)千萬甚至數(shù)億個(gè)點(diǎn)的三維位置，以創(chuàng)建測(cè)量對(duì)象正確的三維幾何“圖像”。所獲得的空間點(diǎn)群稱為點(diǎn)云，可用于創(chuàng)建精確的三維表面模型或數(shù)字高程模型(DEM)，用于測(cè)繪、工程測(cè)量或進(jìn)一步的巖土工程分析。

圖1 三維激光掃描測(cè)量原理件

三維激光掃描的另一個(gè)重要應(yīng)用是變化測(cè)量，通過對(duì)比同一個(gè)測(cè)量對(duì)象不同時(shí)刻的高精度三維模型，可計(jì)算出該物體在特定時(shí)間段內(nèi)的變化情況，如表面變形、凹陷、堆積、脫落等等。

1.2 數(shù)據(jù)獲取與處理

1.2.1 測(cè)站點(diǎn)設(shè)置

三維激光掃描通過主動(dòng)發(fā)射激光脈沖信號(hào)來完成測(cè)量工作，不受環(huán)境光照的影響，因此可在黑暗的地下洞室中正常工作，如圖2所示。地下洞室一般都是狹長(zhǎng)線性結(jié)構(gòu)，受掃描角度限制，需要沿洞軸線布置多個(gè)掃描站點(diǎn)，依次掃描。

圖2 三維激光掃描儀在隧洞中工作

掃描站點(diǎn)間距的設(shè)置直接影響掃描數(shù)據(jù)的質(zhì)量。掃描間距越小，掃描越精細(xì)，點(diǎn)云密度也越高，但是所需掃描時(shí)間就越長(zhǎng)；反之掃描間距越大，點(diǎn)云就越稀，但過大的掃描間距會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)云質(zhì)量大幅下降。這是由于掃描點(diǎn)云精度與激光入射角有關(guān)，入射角越大，激光越發(fā)散，精度也越低[10]。掃描間距越大，激光入射角越大，則點(diǎn)云密度越低，精度也越差，過稀的點(diǎn)云密度甚至?xí)?dǎo)致物體表面幾何信息的失真。合適的掃描間距是確保掃描質(zhì)量的關(guān)鍵，研究表明，當(dāng)最大入射角θmax>65°時(shí)，點(diǎn)云誤差開始急劇上升[11]。本研究中，根據(jù)劉紹堂等[12]的建議，取掃描間距為1倍洞徑，這時(shí)最大入射角θmax=45°，滿足精度要求。

1.2.2 點(diǎn)云除噪

三維激光對(duì)地下洞室的掃描中，不可避免的受到機(jī)械設(shè)備、施工機(jī)械、電纜線、腳手架等設(shè)備的干擾，使得掃描的點(diǎn)云產(chǎn)生噪點(diǎn)，對(duì)洞室的變形監(jiān)測(cè)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾,需要將其剔除。

其具體過程如下：將洞室點(diǎn)云切分為無數(shù)斷面，通過改進(jìn)的最小二乘法橢圓擬合，解算出精確的斷面方程與斷面中心點(diǎn)，利用二次樣條曲線插值得出洞室中軸線[13]。基于地下洞室擬合的中軸線到洞壁的距離以及不同種類物體反射率的差異，將非洞室邊壁的點(diǎn)云提取出來并進(jìn)行分類，最終集中剔除。中軸線法擬合下的噪點(diǎn)提取及分類過程見圖3。

圖3 噪點(diǎn)提取及分類

1.2.3 點(diǎn)云配準(zhǔn)

點(diǎn)云配準(zhǔn)，即站點(diǎn)拼接，將處在不同局部坐標(biāo)系下的點(diǎn)云通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下形成一個(gè)三維整體的過程[14]。

目前常用的配準(zhǔn)方式主要有無靶標(biāo)的基于臨近點(diǎn)的ICP算法和有靶標(biāo)的計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矩陣T的轉(zhuǎn)換算法兩類，但I(xiàn)CP 算法迭代耗時(shí)較長(zhǎng)，且對(duì)初值選取要求高，一旦選取不慎，收斂速度會(huì)很慢或不收斂[15]。靶標(biāo)配準(zhǔn)是基于靶心作同名點(diǎn)[16]，根據(jù)配準(zhǔn)算法，計(jì)算R與T，通過R與T的變換將所有點(diǎn)云統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下。靶標(biāo)配準(zhǔn)原理見圖4。在三維空間內(nèi)，旋轉(zhuǎn)矩陣R與平移矩陣T可以表示為：

(1)

T=(tXtYtZ)T

(2)

其中α、β、γ表示沿X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)角，tX，tY，tZ表示位移量。

對(duì)于要匹配的兩個(gè)空間點(diǎn)云集合A={ai}，B={bi}，i=1,2,3……,n(見圖4)，目標(biāo)即找到最優(yōu)旋轉(zhuǎn)矩陣R與平移矩陣T，使函數(shù)

(3)

的值最小即可[16]。

圖4 靶標(biāo)配準(zhǔn)原理

1.3 危巖體監(jiān)測(cè)原理

最短距離測(cè)量法在變形監(jiān)測(cè)中非常有效，因?yàn)樗试S檢測(cè)垂直、水平、傾斜的差異，而不是只有高度上的變化。正的SD數(shù)據(jù)中的點(diǎn)云位于參考點(diǎn)的上方或前面，負(fù)的SD數(shù)據(jù)中的點(diǎn)云位于參考點(diǎn)的下方或后面。在洞室變形監(jiān)測(cè)中，正的SD解釋為向巖體內(nèi)部變形，也可以解釋為巖崩引起的掉落；負(fù)的數(shù)據(jù)解釋為向臨空面變形，也可以解釋為卸荷回彈引起的外鼓。

在Riscanpro中，兩個(gè)連續(xù)點(diǎn)云之間的差異被計(jì)算為SD。對(duì)于數(shù)據(jù)點(diǎn)云的每個(gè)點(diǎn)i[Xi.data，Yi.data，Zi.data]。SD算法在參考點(diǎn)云中搜索最鄰近點(diǎn)j[Xj.ref,Yj.ref,Zj.ref]，計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)云之間的SD向量Vi。

(4)

因此，SD算法不僅生成了連續(xù)數(shù)據(jù)集中最近點(diǎn)間的距離，還生成了SD向量vi的三維方向[17]。地下洞室基于圍巖剝落的SD向量見圖5。

圖5 基于圍巖剝落的SD向量

連續(xù)表面模型在特定時(shí)期內(nèi)的差異以可視化方式呈現(xiàn)，如變形量、變形區(qū)域、變形特征，因此可用作定量監(jiān)測(cè)。

2 白鶴灘大型地下廠房危巖體監(jiān)測(cè)

2.1 地下廠房基本情況

白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi)，是金沙江下游干流河段梯級(jí)開發(fā)的第二個(gè)梯級(jí)電站。其左、右兩岸地下廠房?jī)?nèi)部布置基本相同。主副廠房洞斷面尺寸為：長(zhǎng)438 m，高88.7 m，巖錨梁以下寬為31.0 m，以上寬為34.0 m，是世界迄今為止最大的水電站地下洞室工程。其左岸的地下洞室三維模型見圖6。因此，白鶴灘地下廠房屬于典型的超大型地下洞室，采用三維激光掃描技術(shù)對(duì)其危巖體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和監(jiān)測(cè)極有必要。

2.2 危巖體監(jiān)測(cè)結(jié)果

2.2.1 危巖體位置分布及體積

白鶴灘左岸地下洞室掃描時(shí)間跨度為2017年3月至2018年12月。以2017年3月、2017年8月、2017年12月、2018年3月分別作第1、2、3、4期。四次掃描歷時(shí)近12個(gè)月，圖7反映第一期與第四期變形情況。①區(qū)域是由現(xiàn)場(chǎng)施工條件干擾導(dǎo)致的數(shù)據(jù)缺失。②區(qū)域?yàn)橛砷_挖卸荷引起的回彈及應(yīng)力重分布變形；③漸變層區(qū)域是危巖體區(qū)域，巖體朝圍巖方向凹陷，已發(fā)生破壞；④漸變層區(qū)域向臨空面鼓起，是潛在危巖體掉落區(qū)域，及時(shí)監(jiān)測(cè)并支護(hù)此區(qū)域以預(yù)防新一輪掉落。A、B、D、E區(qū)域?yàn)槲r體區(qū)域，C為潛在危巖體掉落區(qū)域。

圖6 地下洞室三維模型

圖7 洞室特定時(shí)期內(nèi)變形量

圖7顯示危巖體分布整體較為分散，一號(hào)機(jī)組至安裝間定位五個(gè)危巖體發(fā)育部位。為便于分析危巖體形成機(jī)理，同時(shí)顯示了主要斷層和層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶(f表示斷層，LS表示層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶)與危巖體的相對(duì)位置。

A區(qū)在左廠K0+000斷面附近一號(hào)機(jī)組處頂拱靠近上游邊墻處，其危巖體較集中，體積約23 m3。B區(qū)危巖體在二號(hào)機(jī)組處頂拱靠近下游邊墻處，沿主廠房軸線方向呈長(zhǎng)條形分布，長(zhǎng)度范圍跨越40余米，體積約619.2 m3。C區(qū)是洞室中部潛在危巖體掉落區(qū)域，在頂拱近上下游端均有分布，塊體整體厚度在2 cm以上，沿廠房軸線方向長(zhǎng)度約90 m。D、E區(qū)均位于安裝間頂拱部分。D區(qū)危巖體最為集中，體積約114.9 m3。E區(qū)體積約123.8 m3，厚度不大，約10 cm。表1為危巖體分布區(qū)域統(tǒng)計(jì)情況。

2.2.2 圍巖變形監(jiān)測(cè)

C區(qū)域?yàn)闃短?hào)K1+180—K1+260區(qū)段，主要巖性為斜斑玄武巖，同時(shí)發(fā)育f717陡傾斷層及T720、T721陡傾硬性結(jié)構(gòu)面裂隙。圖8為C區(qū)域垂直廠房軸線剖面圖。

表1 危巖體分布區(qū)域概況

圖8 C區(qū)域垂直廠房軸線截面

由圖8可以看出，在C區(qū)域頂拱附近的變形并不顯著，為10 mm左右；主要的變形集中在側(cè)拱兩邊，約為30 mm，且越接近邊墻方向變形量越大。

圖9為三維激光基于反射率模式掃描下獲取的部分結(jié)構(gòu)面識(shí)別和此區(qū)域的節(jié)理分布。從圖9可以看出，節(jié)理優(yōu)勢(shì)發(fā)育方向?yàn)镹80°E,發(fā)育條數(shù)集中在6 條～12 條，節(jié)理總體較發(fā)育。

圖9 K1+180—K1+260結(jié)構(gòu)面識(shí)別及節(jié)理分布

現(xiàn)將C區(qū)域上游側(cè)拱肩位置沿著平行于廠房軸線引一條直線取8個(gè)點(diǎn)，變形結(jié)果反映見圖10。

圖10 巖體表面變形監(jiān)測(cè)

由圖10可知變形由西向東逐級(jí)遞增，1、2期數(shù)據(jù)量級(jí)在0～10 mm量級(jí)，1、3期數(shù)據(jù)量級(jí)在0～15 mm量級(jí)，1、4期數(shù)據(jù)在0～25 mm量級(jí)，變形逐級(jí)遞減呈收斂趨勢(shì)。

洞室的穩(wěn)定性基本沿用材料力學(xué)的思路，以應(yīng)力與強(qiáng)度為中心以及其關(guān)系；來評(píng)定巖石所處狀態(tài)，而大量實(shí)踐證明這種應(yīng)力體系的理論在應(yīng)用中因巖體過于復(fù)雜而遭遇阻力。但不管隧道的作用機(jī)理如何復(fù)雜, 其經(jīng)受各種作用后的反應(yīng)可以用位移體現(xiàn)出來[18]。一般來說，洞室圍巖的卸荷回彈變形經(jīng)過一段時(shí)間達(dá)到一定數(shù)值后將趨于穩(wěn)定，這種在不會(huì)導(dǎo)致圍巖破壞情況下的最大變形，稱為圍巖的允許變形[19]。但在實(shí)際工程中由于地質(zhì)條件復(fù)雜及后期支護(hù)延遲導(dǎo)致巖體失穩(wěn)破壞對(duì)人員和工程造成安全隱患，故允許變形的確定是巖體失穩(wěn)的必要條件[20]。通過現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，A、D、E的三個(gè)破壞區(qū)域(B區(qū)資料缺失)，發(fā)生臨界破壞狀態(tài)前大部分的平均變形達(dá)到50 mm左右，本文將此處的允許變形確定為50 mm(D允=50)。同時(shí)為了應(yīng)對(duì)圍巖破壞帶來的損害，對(duì)達(dá)到30 mm左右的巖體大變形區(qū)域提出預(yù)警預(yù)報(bào)(D預(yù)=30)，同時(shí)加強(qiáng)激光掃描的監(jiān)測(cè)頻率并觀察變形速率是否出現(xiàn)收斂跡象，對(duì)位移速率加大的位置進(jìn)行破碎巖體的清除與支護(hù)[21]。

2.2.3 危巖體形態(tài)特征

圖11為洞室危巖體區(qū)域四組垂直廠房截面方向的危巖體形態(tài)，分別為板狀、楔形體狀、片狀、駝峰狀。圖11(a)板狀危巖體其厚度約為10 mm，此處節(jié)理裂隙較少且相對(duì)較小，對(duì)區(qū)域穩(wěn)定影響不大。但在開挖過程中由施工振動(dòng)導(dǎo)致的裂隙延展，增多。形成的結(jié)構(gòu)面與巖層面切割，最后脫落形成板狀危巖體。圖11(b)楔形體狀破壞是危巖體中一種常見模式，又稱“V”字破壞，是由兩組及以上的結(jié)構(gòu)面與臨空面組合形成不穩(wěn)定楔形體。堅(jiān)硬巖層受兩組交錯(cuò)面斜節(jié)理切割，沿緩傾角結(jié)構(gòu)面下滑，兩側(cè)破壞的同時(shí)上部失衡崩塌出現(xiàn)“V”字形破壞。圖11(c)片狀巖體出現(xiàn)在側(cè)拱附近，開挖后圍巖出現(xiàn)垂直于臨空面方向的較高壓應(yīng)力，同時(shí)受斷層帶的切割影響，使斷層與臨空面間的圍巖被分割成薄層狀，在自身重力擾動(dòng)下，巖體從巖層面層層剝落。圖11(d)駝峰形圍巖在側(cè)拱近邊墻附近，臨空面卸荷回彈及與巖層面平行的一對(duì)主應(yīng)力σ1共同擠壓作用下，部分巖體表現(xiàn)出外鼓，在后期的持續(xù)作用下最終掉落。

3 危巖體形成機(jī)理與演化討論

3.1 地下洞室基本地質(zhì)條件

3.1.1 地層巖性

左岸地下洞室揭露的巖性主要為P2β31層斜斑玄武巖、角礫熔巖、杏仁狀玄武巖以及隱晶質(zhì)玄武巖。巖質(zhì)堅(jiān)硬，微新、無卸荷狀，巖體以次塊狀結(jié)構(gòu)為主，局部塊狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)。頂拱圍巖以Ⅲ1類為主，占91%，其余為Ⅱ類圍巖，占9%。邊墻圍巖類別主要為Ⅲ1類，上下游側(cè)邊墻Ⅲ1類圍巖均占90%，少量Ⅱ類及Ⅳ巖體，分別4%、6%。圖12為左岸地下廠房地質(zhì)縱剖面圖。

3.1.2 結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況

主要發(fā)育斷層f717,f720,f721等，寬度2 cm～20 cm，帶內(nèi)物質(zhì)以節(jié)理化構(gòu)造巖、構(gòu)造角礫巖為主，巖塊巖屑為A型。層間錯(cuò)動(dòng)帶C2沿P2β24層凝灰?guī)r中部發(fā)育，產(chǎn)狀為N42°～45°E，SE∠14°～17°，錯(cuò)動(dòng)帶厚度10 cm～60 cm，平均厚度約20 cm，泥夾巖屑型，遇水即軟化。層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶LS3152發(fā)育P2β31層頂部，帶寬2 cm，帶內(nèi)為角礫化構(gòu)造巖。

左岸地下洞室優(yōu)勢(shì)節(jié)理分為三組：① N35°～60°W，SW，∠75°～85°；② N24°～55°E，SE，∠68°～78°；③ N35°～ 50°E，SE，∠15°～22°，三組裂隙與洞室洞軸線的赤平投影圖，如圖13所示。

圖11 危巖體截面形態(tài)特征

圖12 左岸地下廠房地質(zhì)縱剖面

圖13 優(yōu)勢(shì)裂隙與廠房軸線赤平面投影

3.1.3 地應(yīng)力

受喜山期運(yùn)動(dòng)(NW-NWW方向的區(qū)域擠壓)的影響，白鶴灘水電站左岸地下洞室圍巖的應(yīng)力以構(gòu)造應(yīng)力為主，為典型的“駝峰狀”應(yīng)力分布形式。洞軸線方向?yàn)镹20°E，第一和第二主應(yīng)力基本水平，第三主應(yīng)力大致垂直。σ1方向?yàn)镹40°W左右，傾角5°～13°，量值約在19 MPa～23 MPa；σ2量值在13 MPa～16 MPa；σ3在6.7 MPa～8.7 MPa之間，方向變化大，傾角多 50°～75°。巖石強(qiáng)度應(yīng)力比為(Rb/σ1)為3.22～5.89，局部應(yīng)力集中可達(dá)30 MPa以上，總體上屬于高應(yīng)力區(qū)。

3.2 危巖體發(fā)育機(jī)理

B區(qū)域?yàn)樗膲K危巖體區(qū)域中體積最大(619.2 m3)、分布最集中的一塊,現(xiàn)以B區(qū)域?yàn)槔治銎湮r體形成到掉落過程，簡(jiǎn)要揭示危巖體發(fā)育機(jī)理。B區(qū)圍巖主要由P2β23和P2β31層隱晶質(zhì)玄武巖、斜斑玄武巖、角礫熔巖等組成。此區(qū)域危巖體的形成受幾個(gè)方面影響。施工震動(dòng)方面：表層巖體受施工擾動(dòng)作用，在剪切破壞作用下通過巖體裂紋向深部傳遞并釋放圍巖應(yīng)力，深層巖部開始形成松動(dòng)區(qū)。結(jié)構(gòu)面方面：結(jié)構(gòu)面的切割使連接兩側(cè)部位的巖體在表面逐漸松動(dòng)，巖體上部膠結(jié)住母巖，更易使得上部在重力作用下拉裂。應(yīng)力方面：與臨空面方向平行的切向應(yīng)力σ1顯著增加，卸荷方向的法向應(yīng)力σ3急劇下降，兩個(gè)方向應(yīng)力的巨大反差導(dǎo)致平行于卸荷方向的張性裂隙迅速擴(kuò)張。張性裂隙破壞巖體的完整性，使巖體結(jié)構(gòu)更加松弛。同時(shí)應(yīng)力重分布下集中應(yīng)力接近原來三倍，產(chǎn)生塑性屈服變形，受最大主應(yīng)力σmax方向和洞周輪廓線大角度相交的位置關(guān)系影響[22-23]，圍巖易發(fā)生脆性破壞。圖14為最大主應(yīng)力下圍巖破壞狀態(tài)。其他因素方面：盡管開挖面為弱風(fēng)化區(qū)，但f721斷層和LS3254和LS3253層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶使得裂隙在此交錯(cuò)分布，空氣、溫度、地下水等風(fēng)化營(yíng)力通過其楔入深部巖體[24]，在表層和深部巖體接觸部位形成差異性風(fēng)化。受上述因素綜合影響，使得巖體變形模量和承載力急劇降低，張性裂縫連續(xù)貫通，長(zhǎng)期受自重及擾動(dòng)影響從巖層掉落。

圖14 最大主應(yīng)力下圍巖破壞狀態(tài)

4 結(jié) 論

通過總結(jié)三位激光技術(shù)在白鶴灘左岸地下洞室危巖體調(diào)查中的應(yīng)用，獲得以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

(1) 三維激光技術(shù)在白鶴灘左岸地下洞室中實(shí)現(xiàn)了對(duì)危巖體區(qū)域精準(zhǔn)定位，同時(shí)展示了危巖體的形態(tài)特征。

(2) 三維激光技術(shù)對(duì)圍巖變形監(jiān)測(cè)可以做到及時(shí)捕捉，有利于現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)，有效降低了洞室工作人員的傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 三維激光技術(shù)在地下洞室危巖體的應(yīng)用尚在開端，因其自動(dòng)排查，便利高效，在未來的地下空間地理信息監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有廣闊前景。