[发明专利]钻孔孔壁错动位移测量系统及方法

权利要求书

1.一种钻孔孔壁错动位移测量方法，其特征在于，

所述方法包括：

创建至少一平面视图，所述平面视图至少表征有上壁岩体、下壁岩体及位于所述上壁岩体及下壁岩体之间垂直的结构面，所述结构面与所述上壁岩体、所述下壁岩体的几何关系；

获取所述结构面与任意水平面相交的走向线，创建使所述结构面与所述走向线垂直且斜面向下的倾斜线；

根据所述钻孔孔壁的三维几何形态及所述几何关系及获取所述结构面的产状信息；

在所述平面视图内获取所述结构面与所述上壁岩体相交形成的结构面上交线，获取所述结构面与所述下壁岩体相交形成的结构面下交线；

创建所述结构面的平面坐标系，所述平面坐标系的X轴为所述倾斜线的倾斜方向，Y轴与所述倾斜线共平面；

所述结构面上交线及所述结构面下交线沿所述平面坐标系的Y轴投影在所述平面坐标系；

根据所述结构面上交线及所述结构面下交线在所述三维几何形态的三维坐标，获取所述结构面上交线及所述结构面下交线在所述平面坐标系的平面坐标；

拟合一般椭圆方程，根据最小二乘法计算所述平面坐标到一般椭圆的最短距离，以获取最优一般椭圆方程的两个椭圆点的相对坐标；

根据两个所述椭圆点的相对坐标及所述结构面的产状信息计算所述上壁岩体与所述下壁岩体的错动位移。

2.根据权利要求1所述的钻孔孔壁错动位移测量方法，其特征在于，

获取所述三维几何形态配置为，

获取钻孔孔壁的孔壁投影点在当前水平高度的至少两个孔壁投影点；

创建测量装置的第一极坐标系，根据测量装置的参数及至少两个孔壁投影点解算孔壁成像点在第一极坐标系的第一空间位置；

创建钻孔孔壁的第二极坐标，根据所述测量装置与钻孔空间的位置关系建立所述第一极坐标及第二极坐标的坐标转换关系，根据所述第一空间位置及坐标转换关系，获取孔壁成像点在所述第二极坐标中的第二空间位置，根据至少两个连续所述水平高度的所述孔壁成像点的所述第二空间位置获取所述三维几何形态。

3.根据权利要求2所述的钻孔孔壁错动位移测量方法，其特征在于，

所述测量装置构造有壳体组件及部署在所述壳体组件的激光器组件及摄像设备；

所述升降装置构造为调制所述壳体组件在钻孔轴向的所述水平高度；

所述激光器组件构造为至少照射在当前所述水平高度的所述钻孔孔壁；

所述摄像设备配置为在获取被照射的所述孔壁成像点的所述孔壁投影点。

4.根据权利要求3所述的钻孔孔壁错动位移测量方法，其特征在于，

所述测量装置构造有部署在所述壳体组件的锥面镜；

所述摄像设备的镜头与所述锥面镜保持轴线平行，并且至少的覆盖所述锥面镜部分；

所述锥面镜被覆盖的部分构造有上锥面镜及下锥面镜；

所述上锥面镜及所述下锥面镜的锥角不同；

所述摄像设备通过所述上锥面镜获取第一孔壁投影点；

所述摄像设备通过所述下锥面镜获取第二孔壁投影点；

所述上位机配置为根据所述测量装置的参数及所述第一孔壁投影点及所述第二孔壁投影点获取所述孔壁成像点在所述第一极坐标系的第一空间位置。

5.根据权利要求1所述的钻孔孔壁错动位移测量方法，其特征在于，

所述产状信息至少包括所述结构面的倾向、倾角及宽度。

6.根据权利要求1所述的钻孔孔壁错动位移测量方法，其特征在于，

所述平面坐标系的Y轴与所述结构面上交线、所述结构面下交线共平面，并且平行所述结构面上交线及所述结构面下交线之间的最短距离直线。

7.一种钻孔孔壁错动位移测量系统，其特征在于，

所述系统包括视图模块、产状模块、平面坐标模块及拟合模块；

所述视图模块用于创建至少一平面视图，所述平面视图至少表征有上壁岩体、下壁岩体及位于所述上壁岩体及下壁岩体之间垂直的结构面，所述结构面与所述上壁岩体、所述下壁岩体的几何关系，获取所述结构面与任意水平面相交的走向线，创建使所述结构面与所述走向线垂直且斜面向下的倾斜线；

所述产状模块用于根据所述钻孔孔壁的三维几何形态及所述几何关系及获取所述结构面的产状信息；

所述平面坐标模块用于在所述平面视图内获取所述结构面与所述上壁岩体相交形成的结构面上交线，获取所述结构面与所述下壁岩体相交形成的结构面下交线，创建所述结构面的平面坐标系，所述平面坐标系的X轴为所述倾斜线的倾斜方向，Y轴与所述倾斜线共平面，所述结构面上交线及所述结构面下交线沿所述平面坐标系的Y轴投影在所述平面坐标系，根据所述结构面上交线及所述结构面下交线在所述三维几何形态的三维坐标，获取所述结构面上交线及所述结构面下交线在所述平面坐标系的平面坐标；

所述拟合模块用于拟合一般椭圆方程，根据最小二乘法计算所述平面坐标到一般椭圆的最短距离，以获取最优一般椭圆方程的两个椭圆点的相对坐标，根据两个所述椭圆点的相对坐标及所述结构面的产状信息计算所述上壁岩体与所述下壁岩体的错动位移。