綏陽(yáng)石膏晶花洞形態(tài)特征與穩(wěn)定性研究.pdf

1、綏陽(yáng)雙河洞現(xiàn)探明長(zhǎng)度161.788公里，具有亞洲第一長(zhǎng)的洞穴系統(tǒng)美譽(yù)，石膏晶花洞位于雙河洞洞穴系統(tǒng)皮硝洞內(nèi)，山脈總體屬于大婁山山系的東支部分，出露地層以石膏質(zhì)白云巖為主，該洞為一大型干洞，洞頂、洞壁都被石膏沉積物所覆蓋，故稱(chēng)為石膏晶花洞?？紤]到石膏晶花洞自身環(huán)境的脆弱性易遭受破壞，且存在洞頂圍巖碎塊掉落的安全隱患，所以該洞穴至今仍未對(duì)外開(kāi)放。為了實(shí)現(xiàn)其觀賞價(jià)值和研究?jī)r(jià)值，本文運(yùn)用三維激光掃描技術(shù)在不接觸無(wú)損害的條件下對(duì)該洞穴進(jìn)行場(chǎng)景重建

2、，完整而真實(shí)的保存該洞穴的形態(tài)特征，對(duì)石膏晶花洞的成因進(jìn)行了淺析，為了深入研究在天然應(yīng)力場(chǎng)下石膏晶花洞是否穩(wěn)定，本文通過(guò)赤平投影法和數(shù)值模擬分析方法對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。論文取得的主要成果為：
　?。?）通過(guò)野外三維掃描工作獲取了研究區(qū)內(nèi)高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)他人洞穴的相關(guān)掃描方法總結(jié)。并對(duì)個(gè)人在掃描中遇到的問(wèn)題進(jìn)行了討論，為他人洞穴掃描提出5點(diǎn)建議?？偨Y(jié)了對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)重建時(shí)采用的方法。利用了PCL這一種新的點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型構(gòu)建方式，結(jié)合V

3、isual C++等語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了三角網(wǎng)格模型的構(gòu)建，并利用NURBS曲面重構(gòu)方法完成了最后模型的建立。
　?。?）依據(jù)構(gòu)建的模型得到了更為精準(zhǔn)的洞穴平面圖和斷面圖，總結(jié)了不同標(biāo)段處洞穴的形態(tài)特征，并對(duì)石膏晶花洞的橫剖面形態(tài)特征做了詳細(xì)的劃分。對(duì)洞穴形成過(guò)程中所產(chǎn)生的次生沉積物進(jìn)行了總結(jié)，重點(diǎn)對(duì)化學(xué)沉積物進(jìn)行了重建，方便人們從多角度對(duì)沉積物進(jìn)行觀測(cè)。石膏晶花洞主體洞內(nèi)各處均發(fā)育有石膏沉積物，本文依據(jù)水流狀態(tài)對(duì)洞段內(nèi)的石膏沉積形態(tài)進(jìn)行了

4、詳細(xì)的劃分。
　　（3）分析了石膏晶花洞的成因，并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。利用赤平投影法，根據(jù)穩(wěn)定系數(shù)K判定洞頂巖體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)石膏晶花洞進(jìn)行了洞段劃分，結(jié)合RMR分級(jí)法和現(xiàn)場(chǎng)定性分級(jí)法分析得出東、西洞段圍巖巖體質(zhì)量分級(jí)基本一致。
　?。?）借助離散元程序UDEC，選取石膏晶花洞不同洞道（穹洞、狹窄甬道、大廳）三個(gè)具有代表性的橫剖面進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬了石膏膨脹過(guò)程中，在頂板出現(xiàn)彎折并未發(fā)生滑脫階段，確定了影響因素（石膏