在巖土工程領(lǐng)域，準(zhǔn)確掌握巖土體的物理力學(xué)特性及變形規(guī)律對(duì)工程建設(shè)至關(guān)重要。隨著各類基礎(chǔ)設(shè)施（如高層建筑、地下工程、交通樞紐等 ）建設(shè)不斷推進(jìn)，復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土體的穩(wěn)定性、變形特性研究需求日益增長(zhǎng)。同時(shí)，巖土體受自然環(huán)境和工程活動(dòng)（如開(kāi)挖、加載）影響，會(huì)產(chǎn)生形態(tài)、結(jié)構(gòu)等變化，這些變化直接關(guān)系到工程結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性與經(jīng)濟(jì)性。

傳統(tǒng)的人工觀測(cè)或二維分析手段，已難以滿足對(duì)微觀表征的精準(zhǔn)要求。接下來(lái)，帶您了解新拓三維高精度藍(lán)光三維掃描技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用，為巖土結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)特性與斷面粗糙度分析提供強(qiáng)大助力。

客戶需求解析

01從點(diǎn)云獲取到表征計(jì)算

項(xiàng)目難點(diǎn)

1、獲取高精度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息；

2、計(jì)算巖石表面結(jié)構(gòu)形態(tài)、變形特征；

3、表面粗糙度分析，包括面粗糙度、線粗糙度等。

測(cè)量目的

1、精準(zhǔn)獲取巖土體不同階段表面形態(tài)數(shù)據(jù)，分析變形特征與規(guī)律；

2、巖土體3D掃描尺寸檢測(cè)，為工程中巖土體變形監(jiān)測(cè)、質(zhì)量檢測(cè)等提供技術(shù)參考；

3、建立基于三維掃描數(shù)據(jù)的巖土體分析方法，推動(dòng)巖土工程測(cè)試技術(shù)升級(jí)。

02掃描測(cè)量過(guò)程

為滿足上述需求，采用新拓三維XTOM-MATRIX高精度藍(lán)光三維掃描儀。無(wú)論是微小的裂隙結(jié)構(gòu)，還是復(fù)雜的細(xì)微紋理，藍(lán)光三維掃描技術(shù)均能高保真呈現(xiàn)。

XTOM-MATRIX藍(lán)光面結(jié)構(gòu)光三維掃描儀

• 分辨率500-900萬(wàn)像素
• 測(cè)量精度可達(dá) 0.006mm
• 點(diǎn)間距最小可達(dá) 0.045mm

STEP1 樣品準(zhǔn)備

被測(cè)對(duì)象為大型花崗巖塊、混凝土塊：模擬自然及工程中的巖土體，其尺寸均達(dá)到數(shù)立方米，可充分體現(xiàn)巖土體在宏觀層面的物理特性。巖土塊表面黏貼標(biāo)志點(diǎn)，掃描時(shí)用于多幅掃描拼接。

巖土塊表面黏貼標(biāo)志點(diǎn)

STEP2 多角度掃描采集

初始狀態(tài)掃描：

固定藍(lán)光三維掃描儀位置與參數(shù)，對(duì)未受擾動(dòng)的花崗巖塊、混凝土塊進(jìn)行全方位3D掃描，獲取初始表面三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。藍(lán)光結(jié)構(gòu)光技術(shù)有效避免反射干擾，適用于復(fù)雜材質(zhì)表面。

模擬擾動(dòng)操作：

通過(guò)人工敲擊、重物加載、調(diào)整堆放位置（利用叉車(chē)移動(dòng)包裹貨物、改變實(shí)驗(yàn)塊相對(duì)位置 ）等方式，模擬巖土體在工程活動(dòng)或環(huán)境作用下的擾動(dòng)、變形情況。

擾動(dòng)后掃描：

在相同掃描參數(shù)、位置下，對(duì)經(jīng)擾動(dòng)的巖土對(duì)象再次掃描，獲取擾動(dòng)后表面三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，保存為對(duì)應(yīng)狀態(tài)3D掃描獲取的STL文件。

多次重復(fù)與對(duì)比：

改變擾動(dòng)方式、程度（如增加敲擊力度、調(diào)整加載重量），并采用藍(lán)光三維掃描技術(shù)采集多組不同狀態(tài)下的3D數(shù)據(jù)模型，用于對(duì)比分析。

藍(lán)光3D掃描巖土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)

STEP3 數(shù)據(jù)處理與融合

1、3D掃描采集完成后，將多組掃描數(shù)據(jù)通過(guò)XTOM掃描軟件的三角化功能進(jìn)行處理和融合，獲取巖石表面整體3D數(shù)據(jù)模型，并確保模型細(xì)節(jié)清晰。

2. 整體掃描工作完成后，采用機(jī)械設(shè)備沿著細(xì)小的斷縫對(duì)巖石進(jìn)行鑿開(kāi)作業(yè)。經(jīng)藍(lán)光三維掃描技術(shù)獲取的巖石內(nèi)部表面數(shù)據(jù)如下：

STEP4 三維尺寸檢測(cè)分析

采用新拓三維專業(yè)XTOM-INSPECT三維檢測(cè)分析軟件，對(duì)巖石進(jìn)行精準(zhǔn)的三維尺寸檢測(cè)，精確計(jì)算出其長(zhǎng)度、寬度和高度這三個(gè)關(guān)鍵維度的具體數(shù)值。

通過(guò)對(duì)巖石進(jìn)行3D全尺寸檢測(cè)，確保最終獲取的尺寸參數(shù)真實(shí)反映巖石塊的物理特征，為后續(xù)的地質(zhì)分析、工程應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

巖石塊3D尺寸測(cè)量

巖石斷面3D尺寸偏差比較

結(jié)論總結(jié)

1、經(jīng)與人工測(cè)量獲取巖石已知尺寸數(shù)據(jù)對(duì)比，XTOM-MATRIX高精度藍(lán)光三維掃描儀的誤差始終控制在0.025mm 以內(nèi)，體現(xiàn)了藍(lán)光三維掃描技術(shù)在微觀尺度下捕捉巖土體形態(tài)細(xì)節(jié)的可靠性。

2、藍(lán)光三維掃描技術(shù)在巖土體（模擬）結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域的應(yīng)用，具有顯著可行性，可精準(zhǔn)還原其表面的紋理、裂隙、起伏等細(xì)節(jié)特征，分辨率可達(dá)毫米級(jí)乃至亞毫米級(jí)。

3、藍(lán)光三維掃描技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用拓展?jié)摿?。例如精?zhǔn)模擬多因素耦合的自然環(huán)境，復(fù)現(xiàn)各類典型工程工況（包括隧道開(kāi)挖時(shí)的應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化、邊坡工程的長(zhǎng)期變形過(guò)程、地基處理中的荷載傳遞規(guī)律等），助力巖土體物理力學(xué)特性、結(jié)構(gòu)演化規(guī)律的深層探索。