CN109557284B - 一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法 - Google Patents

一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109557284B
CN109557284B CN201910098393.7A CN201910098393A CN109557284B CN 109557284 B CN109557284 B CN 109557284B CN 201910098393 A CN201910098393 A CN 201910098393A CN 109557284 B CN109557284 B CN 109557284B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tunnel
surrounding rock
face
rock
grade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910098393.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109557284A (zh
Inventor
王希宝
袁松
王延可
李飞腾
周杰彬
周威锦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Communication Surveying and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
Sichuan Communication Surveying and Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Communication Surveying and Design Institute Co Ltd filed Critical Sichuan Communication Surveying and Design Institute Co Ltd
Priority to CN201910098393.7A priority Critical patent/CN109557284B/zh
Publication of CN109557284A publication Critical patent/CN109557284A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109557284B publication Critical patent/CN109557284B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

本发明公开了一种隧道围岩级别智能快速判定系统，包括掌子面，所述掌子面前方设置施工台架，还包括三维激光扫描仪、红外探测仪、主机、激光指示设备、LED显示器和智能电子回弹仪，本发明解决了现有技术存在的不能保证围岩级别判定的准确性和客观公正性问题，提供一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法，其应用时可以保证围岩级别判定的准确性和客观公正性。可用于所有岩质隧道段的施工掌子面，对其掌子面情况进行实时判定，有效提高施工效率，节约人力物力；通过定量化数据采集和智能系统判定，可保障判断尺度的一致性及准确性，避免由于工程师经验不足造成误判。

Description

一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法
技术领域
本发明涉及隧道技术领域，具体涉及一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法。
背景技术
岩层产状测量采用的罗盘为现有设备，三维激光扫描仪也为现有设备。
目前隧道施工掌子面围岩级别的判定均依赖于地质工程师现场对掌子面情况进行调查、测量和检测，采用填表的方式记录地质信息，经过简单运算得到修正BQ值后判定围岩级别。上述方案存在两个问题，一是耗时耗力，难以满足现场施工工序和进度的要求；二是因受调查精度的限制和地质工程师专业水平的高低，拥有不同经验的工程师得出的结论可能有较大差异，导致围岩判定结果难以获得广泛一致的认可。
因此，如果能够通过现代信息技术和高科技设备，把耗时耗力的问题交给智能系统完成，既可以做到实时解决问题，又能保证围岩级别判断的准确性和客观公正，则可以大大减少人力物力的投入，对提升隧道设计施工技术水平有重大帮助。
发明内容
本发明解决了现有技术存在的不能保证围岩级别判定的准确性和客观公正性问题，提供一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法，其应用时可以保证围岩级别判定的准确性和客观公正性。可用于所有岩质隧道段的施工掌子面，对其掌子面情况进行实时判定，有效提高施工效率，节约人力物力；通过定量化数据采集和智能系统判定，可保障判断尺度的一致性及准确性，避免由于工程师经验不足造成误判。
本发明通过下述技术方案实现：
一种隧道围岩级别智能快速判定系统，包括掌子面，所述掌子面前方设置施工台架，还包括三维激光扫描仪、红外探测仪、主机、激光指示设备、LED显示器和智能电子回弹仪，其中所述三维激光扫描仪、红外探测仪、主机、激光指示设备和小型LED显示器分别设置在掌子面的施工台架上，智能电子回弹仪为独立设备，所述智能电子回弹仪通过无线网络与主机连接。
进一步的，一种隧道围岩级别智能快速判定系统，所述主机包括用于匹配智能电子回弹仪的无线数据接口。
一种隧道围岩级别智能快速判定方法，包括以下步骤：
A、掌子面每次放炮找顶清危后，获取掌子面节理裂隙构造三维空间数据，构建掌子面围岩三维岩体结构模型；
B、获取掌子面地下水发育情况，并通过主机计算后与岩体结构模型数据叠加；
C、主机根据岩体结构和地下水发育耦合模型，计算出围岩岩块强度回弹测试点，计算的点需保证每个被节理裂隙分割的岩块都有足够代表性的强度检测点，通过激光指示设备逐点指示于掌子面之上；
D、根据回弹测试激光点指示，手持智能电子回弹仪逐点测试围岩回弹强度，每点连续测三次，测完后按确认键，系统自动指示下一检测点，直到全部检测完成；
E、系统根据获取的结构、地下水和岩体强度信息，采用空间外推算法构建掌子面隧道开挖线外一定范围内的围岩地质综合信息并采用规范方法判定围岩级别，显示于LED显示屏上。
进一步的，一种隧道围岩级别智能快速判定方法，所述步骤B中掌子面地下水发育情况包括渗出水点、面的数据。
进一步的，一种隧道围岩级别智能快速判定方法，所述步骤A中通过对掌子面进行三维激光扫描，获取掌子面节理裂隙构造三维空间数据。
进一步的，一种隧道围岩级别智能快速判定方法，所述步骤A中通过主机计算节理裂隙产状并构建掌子面围岩三维岩体结构模型。
进一步的，一种隧道围岩级别智能快速判定方法，所述步骤B中通过对掌子面进行红外探测扫描，获取掌子面地下水发育情况。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明可用于所有岩质隧道段的施工掌子面，对其掌子面情况进行实时判定，有效提高施工效率，节约人力物力。
2、本发明通过定量化数据采集和智能系统判定，可保障判断尺度的一致性及准确性，避免由于工程师经验不足造成误判。
3、本发明应用时可以保证围岩级别判定的准确性和客观公正性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明系统技术路线图；
图2为设备安装示意图；
图3为系统构建的掌子面模型和回弹仪测试点示意图；
图4为系统用于判定级别构建的开挖轮廓线周边围岩地质情况示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-施工台架、2-三维激光扫描仪、3-红外探测仪、4-智能电子回弹仪、5-节理裂隙、6-红外探测仪确定的渗漏水范围、7-系统计算得出的回弹仪测试指示点、8-系统建模构建的周边围岩地质情况。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1至图2所示，一种隧道围岩级别智能快速判定系统，包括掌子面，所述掌子面前方设置施工台架，还包括三维激光扫描仪、红外探测仪、主机、激光指示设备、LED显示器和智能电子回弹仪，其中所述三维激光扫描仪、红外探测仪、主机、激光指示设备和小型LED显示器分别设置在掌子面的施工台架上，智能电子回弹仪为独立设备，所述智能电子回弹仪通过无线网络与主机连接。所述主机包括用于匹配智能电子回弹仪的无线数据接口。
实施例2
如图1至图4所示，一种隧道围岩级别智能快速判定方法，包括以下步骤：
A、掌子面每次放炮找顶清危后，通过对掌子面进行三维激光扫描，获取掌子面节理裂隙构造三维空间数据，通过主机计算节理裂隙产状并构建掌子面围岩三维岩体结构模型；
B、通过对掌子面进行红外探测扫描，获取掌子面地下水发育情况，并通过主机计算后与岩体结构模型数据叠加，掌子面地下水发育情况包括渗出水点、面的数据；
C、主机根据岩体结构和地下水发育耦合模型，计算出围岩岩块强度回弹测试点，计算的点需保证每个被节理裂隙分割的岩块都有足够代表性的强度检测点，通过激光指示设备逐点指示于掌子面之上；
D、根据回弹测试激光点指示，手持智能电子回弹仪逐点测试围岩回弹强度，每点连续测三次，测完后按确认键，系统自动指示下一检测点，直到全部检测完成；
E、系统根据获取的结构、地下水和岩体强度信息，采用空间外推算法构建掌子面隧道开挖线外一定范围内的围岩地质综合信息并采用规范方法判定围岩级别，显示于LED显示屏上。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种隧道围岩级别智能快速判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、掌子面每次放炮找顶清危后，获取掌子面节理裂隙构造三维空间数据，构建掌子面围岩三维岩体结构模型；
B、获取掌子面地下水发育情况，并通过主机计算后与岩体结构模型数据叠加；
C、主机根据岩体结构和地下水发育耦合模型，计算出围岩岩块强度回弹测试点，计算的点需保证每个被节理裂隙分割的岩块都有足够代表性的强度检测点，通过激光指示设备逐点指示于掌子面之上；
D、根据回弹测试激光点指示，手持智能电子回弹仪逐点测试围岩回弹强度，每点连续测三次，测完后按确认键，系统自动指示下一检测点，直到全部检测完成；
E、系统根据获取的结构、地下水和岩体强度信息，采用空间外推算法构建掌子面隧道开挖线外一定范围内的围岩地质综合信息并采用规范方法判定围岩级别，显示于LED显示屏上。
2.根据权利要求1所述的一种隧道围岩级别智能快速判定方法，其特征在于，所述步骤B中掌子面地下水发育情况包括渗出水点、面的数据。
3.根据权利要求1所述的一种隧道围岩级别智能快速判定方法，其特征在于，所述步骤A中通过对掌子面进行三维激光扫描，获取掌子面节理裂隙构造三维空间数据。
4.根据权利要求1所述的一种隧道围岩级别智能快速判定方法，其特征在于，所述步骤A中通过主机计算节理裂隙产状并构建掌子面围岩三维岩体结构模型。
5.根据权利要求1所述的一种隧道围岩级别智能快速判定方法，其特征在于，所述步骤B中通过对掌子面进行红外探测扫描，获取掌子面地下水发育情况。
CN201910098393.7A 2019-01-31 2019-01-31 一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法 Active CN109557284B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910098393.7A CN109557284B (zh) 2019-01-31 2019-01-31 一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910098393.7A CN109557284B (zh) 2019-01-31 2019-01-31 一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109557284A CN109557284A (zh) 2019-04-02
CN109557284B true CN109557284B (zh) 2021-07-20

Family

ID=65874017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910098393.7A Active CN109557284B (zh) 2019-01-31 2019-01-31 一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109557284B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111830030A (zh) * 2020-03-27 2020-10-27 中国恩菲工程技术有限公司 矿山岩体节理裂隙调查系统及方法
CN111812136B (zh) * 2020-07-10 2021-07-06 山东大学 Tbm搭载式矿物成分检测方法、超前地质预报方法及系统

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004212104A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Railway Technical Res Inst 物体表面撮像装置、及び物体表面撮像方法
CN105353427A (zh) * 2015-12-14 2016-02-24 大连海事大学 隧道围岩动态分级方法及其装置
CN105352550A (zh) * 2015-12-01 2016-02-24 武汉武大卓越科技有限责任公司 一种隧道检测多传感器集成平台
CN105911256A (zh) * 2016-06-17 2016-08-31 清华大学 量化围岩等级的测试方法
CN106224007A (zh) * 2016-08-26 2016-12-14 招商局重庆交通科研设计院有限公司 隧道施工安全监测预警管理系统
CN106225770A (zh) * 2016-08-26 2016-12-14 招商局重庆交通科研设计院有限公司 隧道掌子面地质多维数字化记录识别方法及系统
CN106246204A (zh) * 2016-08-08 2016-12-21 山东大学 一种车载式防止隧道拱顶围岩塌方的系统及使用方法
CN106327579A (zh) * 2016-08-12 2017-01-11 浙江科技学院 基于bim的多维成像融合技术实现隧道爆破质量数字化的方法
CN107165659A (zh) * 2017-07-17 2017-09-15 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 水底隧洞遇断层带超前预注浆施工方法
CN107589471A (zh) * 2017-07-13 2018-01-16 高军 一种高速铁路隧道综合超前地质预报方法
CN108254205A (zh) * 2017-12-15 2018-07-06 山东大学 隧道危石垮塌室内大型综合模拟试验平台及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002005899A (ja) * 2000-06-23 2002-01-09 Shibuya Kogyo Co Ltd コンクリート構造物の検査方法及びその検査装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004212104A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Railway Technical Res Inst 物体表面撮像装置、及び物体表面撮像方法
CN105352550A (zh) * 2015-12-01 2016-02-24 武汉武大卓越科技有限责任公司 一种隧道检测多传感器集成平台
CN105353427A (zh) * 2015-12-14 2016-02-24 大连海事大学 隧道围岩动态分级方法及其装置
CN105911256A (zh) * 2016-06-17 2016-08-31 清华大学 量化围岩等级的测试方法
CN106246204A (zh) * 2016-08-08 2016-12-21 山东大学 一种车载式防止隧道拱顶围岩塌方的系统及使用方法
CN106327579A (zh) * 2016-08-12 2017-01-11 浙江科技学院 基于bim的多维成像融合技术实现隧道爆破质量数字化的方法
CN106224007A (zh) * 2016-08-26 2016-12-14 招商局重庆交通科研设计院有限公司 隧道施工安全监测预警管理系统
CN106225770A (zh) * 2016-08-26 2016-12-14 招商局重庆交通科研设计院有限公司 隧道掌子面地质多维数字化记录识别方法及系统
CN107589471A (zh) * 2017-07-13 2018-01-16 高军 一种高速铁路隧道综合超前地质预报方法
CN107165659A (zh) * 2017-07-17 2017-09-15 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 水底隧洞遇断层带超前预注浆施工方法
CN108254205A (zh) * 2017-12-15 2018-07-06 山东大学 隧道危石垮塌室内大型综合模拟试验平台及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109557284A (zh) 2019-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108710732B (zh) 一种盾构刀具服役期磨损的评估和预测方法
CN108930539B (zh) 一种基于bim隧道超欠挖控制的方法
CN102798412B (zh) 一种基于三维激光扫描评定隧道钻爆施工质量的方法
Stille et al. Classification as a tool in rock engineering
CN105387274A (zh) 一种地下管线修复辅助方法、装置及系统
CN109557284B (zh) 一种隧道围岩级别智能快速判定系统及方法
CN110992197B (zh) 煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法及系统
CN210154614U (zh) 一种基于bim的基坑及其周边地层的沉降监测装置
Li et al. Identification of structural domain boundaries at the Songta dam site based on nonparametric tests
CN109183785A (zh) 一种基于bim的工程桩施工方法
CN103021137B (zh) 表面位移法高边坡稳定性远程三维数字预警方法
CN116402959A (zh) 基于预警模型的隧道支护设计构建方法、系统及存储介质
CN113266364B (zh) 一种隧道施工监控量测与超欠挖测量控制方法
CN114202143A (zh) 采空区安全性评估方法、装置以及存储介质
CN117233861A (zh) 一种隧道三维地质可视化综合预报方法
CN114370897B (zh) 一种暗挖隧道爆破震动监测装置及方法
CN116128290A (zh) 城市建成区盾构法施工环境风险智能评估数字孪生系统
CN109342236A (zh) 一种地埋式混凝土构件的强度检测装置及其检测方法
CN114754879A (zh) 高寒高海拔地区隧道温度场自动监测系统及方法
CN108867606B (zh) 一种基于tdr技术的基坑工程施工前地质勘测工艺
Wang Application of Long Distance Microscope and Three-Dimensional Laser Scanner in Tunnel Section Detection.
CN103323279B (zh) 评价尺寸效应对隧洞开挖响应影响的试验方法
CN113917562A (zh) 深埋软弱夹层宏细观结构表征及三维空间构造方法及装置
CN112861375A (zh) 露天矿山采空区精细化验收方法、系统、设备及介质
CN105279305A (zh) 一种地面三维激光扫描技术测站选取方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No.35, Taisheng North Road, Chengdu, Sichuan 610000

Applicant after: SICHUAN COMMUNICATION SURVEYING & DESIGN INSTITUTE Co.,Ltd.

Address before: No.35, Taisheng North Road, Chengdu, Sichuan 610000

Applicant before: SICHUAN COMMUNICATION SURVEYING & DESIGN INSTITUTE

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210806

Address after: No.35, Taisheng North Road, Chengdu, Sichuan 610000

Patentee after: SICHUAN COMMUNICATION SURVEYING & DESIGN INSTITUTE Co.,Ltd.

Address before: No.35, Taisheng North Road, Chengdu, Sichuan 610000

Patentee before: SICHUAN COMMUNICATION SURVEYING & DESIGN INSTITUTE