Extraction of rock discontinuity orientation information in sub surface applications using high density 3D point clouds and its possibilities and limitations

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Geologische Flächen wie Klüfte, Verwerfungen oder Schieferungen sind Schlüsselmerkmale um die mechanischen Eigenschaften zu erkennen und ihr Verhalten in bestimmten Spannungszuständen vorherzusagen. Das Messen ihrer räumlichen Lage (Fallen und Streichen) wird im Allgemeinen von Hand mit einem geologischen Kompass durchgeführt. Der Vorgang ist zeitaufwändig und mit einem gewissen Grad an Subjektivität behaftet (d. h. Merkmale, die während der geologischen Aufnahme unwichtig erscheinen oder an schwer zugänglichen Stellen liegen). Ziel dieser Arbeit ist es, Gesteinsdiskontinuitäten und deren Orientierung in untertägigen Anwendungen aus 3D-Punktwolken zu extrahieren. Im ersten Teil der Arbeit wird eine Parameterstudie durchgeführt um den richtigen Parametersatz für die von (Riquelme et al. 2014) veröffentlichte Freeware Discontinuity Set Extractor für die gegebene Geologie am Kitzsteinhorn im Hannastollen zu finden. Das Kitzsteinhornmassiv besteht aus Gesteinen der Bündnerschiefergruppe. Seine Hauptbestandteile sind Kalkglimmerschiefer, Prasinit, Amphibolit, Phyllit und Serpentinit. Die Studie zeigt klare Tendenzen, welche Parameterpaare zu gewünschten Ergebnissen führen. Je höher die Anzahl der nächsten Nachbarn gewählt wird, desto genauer ist das Ergebnis mit dem Nachteil, dass die Laufzeit der Berechnung stark ansteigt. Für die Toleranzschwelle wurde gefunden, dass ein niederer Wert zu mehr Diskontinuitäten im Schmidt’schen Netz führt. Während der Fallstudie am Kitzsteinhorn werden die Ergebnisse der Freeware Discontinuity Set Extractor mit einem geotechnischen Bericht verglichen. Große zusammenhängende Strukturen, wie Harnischflächen, werden ebenso wie Schieferungen stabil erkannt. Die Genauigkeit liegt in einem Bereich von 10°, sowohl im Fallen, als auch im Streichen. Kleinere Strukturen, die in der Punktwolke nicht ausreichend dargestellt sind, wurden auch nicht erkannt. Im Allgemeinen sollte die Methode nicht als Ersatz für geologische Feldaufnahmen angesehen werden, sondern eher als ergänzende und leistungsstarke Methode, die traditionellen Vermessungsmethoden quantitative Daten zur Verfügung stellt.

Details

Titel in ÜbersetzungExtraktion der Orientierung von Gebirgstrennflächen in Untertageanwendungen unter Verwendung von 3D-Punktwolken - Möglichkeiten und Grenzen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung23 Okt. 2020
StatusVeröffentlicht - 2020