CN113626546A - 一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，括以下步骤：统计铁路项目全线的地质状况，以地层名称、地层状态、基本承载力为索引建立全线的地层指标库；整理地质专业提供的地质资料，以单座桥为单位建立全桥地质信息库；分析地质钻孔图的基本特征，将钻孔信息存储于钻孔表，钻孔地层信息存储于地层属性表，钻孔填充线存储于钻孔填充表；分析地质纵断面图的基本特征，将钻孔连线储存于地层连线表；设计地震液化判定计算单存储于地震液化表，数字化土样固结试验报告图，存储于压缩模量表；根据桥表中墩台里程位置、地层指标库、全桥地质信息库进行桥梁计算。本发明保证计算准确性、加快设计进度，提高职工劳动效率、减轻劳动强度。

Description

一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法

技术领域

本发明属于交通运输业铁路桥梁工程技术领域，具体涉及一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法。

背景技术

随着铁路设计时速的不断提升，桥梁所占的比重越来越大，高速铁路桥梁长度往往占整条线的80％以上。近年来铁路设计任务呈现出短、频、快的特征，而桥梁通用设计软件中的地质资料数据仍需要手动完成输入，地质数据量大，输入过程占整个设计过程一半以上的时间，而且准确性需要靠一遍一遍地复核来保证，因此，设计效率和设计准确性仍有待提高。

地质资料由地质专业提供，多以图形为主，图形中数据的所在位置不固定，提取困难，而且各单位的地质图形都不尽相同。为了高质量高效率的完成桥梁设计任务，亟需一种思路清晰操作简便的方法，能够快速且准确地读取地质图形，实现数字化储存，最后应用到铁路桥梁设计中。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法。

本发明的技术方案是：一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，括以下步骤：

A.统计铁路项目全线的地质状况，以地层名称、地层状态、基本承载力为索引建立全线的地层指标库，地层指标库中包括岩土指标表和工经分类表；

B.整理地质专业提供的地质资料，以单座桥为单位建立全桥地质信息库，全桥地质信息库包括钻孔表、地层属性表、钻孔填充表、地层连线表、地震液化表、压缩模量表；

C.分析地质钻孔图的基本特征，归纳出特征参数表，数字化地质钻孔图，将钻孔信息存储于钻孔表，钻孔地层信息存储于地层属性表，钻孔填充线存储于钻孔填充表；

D.分析地质纵断面图的基本特征，归纳出特征参数表，数字化地质纵断面图，将钻孔连线储存于地层连线表；

E.设计地震液化判定计算单存储于地震液化表，数字化土样固结试验报告图，存储于压缩模量表；

F.根据桥表中墩台里程位置，从全桥地质信息库中计算出对应位置的地层信息，索引全线的地层指标库，查取岩土指标用于计算桥梁基础，查取工经分类用于计算工程数量。

更进一步的，步骤A中岩土指标表是以地层名称、地层状态、基本承载力来索引，对地基比例系数、宽度修正、深度修正、桩周极限摩阻力、内摩擦角、天然容重、饱和容重、摩擦系数、极限抗压强度进行存储；工经分类表是以地层名称、地层状态、基本承载力来索引土层的分类。

更进一步的，步骤C中钻孔信息的读取过程如下：

首先，搜索关键字；

然后，提取关键字右边的文字作为读取项，

最后，将关键词作为钻孔信息的特征参数，关键词包括钻孔编号、钻孔里程、孔口高程、水位深度、工程名称等。

更进一步的，步骤C中钻孔地层信息的读取过程是按列提取，钻孔地层信息的特征参数是层底深度、地层名称、地层描述、基本承载力所在的列号，并设置关键字从地层描述中提取出地层状态，关键词包括：松散,稍松,稍密,中密,密实,流塑,软塑,可塑,硬塑,坚硬,全风化,强风化,中风化,弱风化,微风化,未风化,全充填,半充填,充填物。

更进一步的，步骤C中钻孔填充线的读取过程是寻找钻孔填充区域，提取区域内所有直线就是填充线，其特征参数是岩层剖面所在列号、竖向比例、孔口直径(mm)。

更进一步的，步骤D中钻孔连线的读取过程如下：

根据平行等距的规则滤除填充线，读取地质纵断面图的横、竖向绘图比例，读取标尺建立图中y坐标与钻孔表中孔口高程的对应关系，根据钻孔表中的钻孔编号搜索出图中钻孔的x坐标与钻孔里程建立对应关系，读取钻孔之间的连线与地层属性表中的孔口高程建立对应关系。

更进一步的，步骤E中地震液化表的列属性是钻孔编号、取土深度、液化折减系数。

更进一步的，步骤E中土样固结试验报告图先进行文字识别后，设置钻孔编号、取土深度的关键字，提关键字右边文字为读取项，设置压力值和压缩模量所在列号，按列提取压力值与压缩模量的数值，最终形成压缩模量表。

更进一步的，步骤F还包括如下判断过程：

首先，确定墩台里程附近n米是否存在钻孔；

然后，如果墩台里程附近n米存在钻孔，该里程下的地层直接使用钻孔信息；

最后，如果墩台里程附近n米不存在钻孔则该里程下的地层使用钻孔连线，地层厚度通过里程竖直线与钻孔连线求交点获得，地层名称、地层状态、基本承载力通过钻孔连线表获取。

本发明的有益效果如下：

本发明的针对铁路桥梁地质图形的数字化问题，收集各铁路设计院的地质图形出图风格，归纳出它们之间的共同点，不同之处通过设置特征参数，使用相同的算法就能准确地对其进行数字化，设计出一套数据存储模式，不仅能保存地质数据，还能保存图形之间的拓扑关系，最后再把地质数据应用到桥梁设计中来，保证计算准确性、加快设计进度，提高职工劳动效率、减轻劳动强度。

本发明能够针对交通运输领域的铁路桥梁地质图形应用的技术难题，给出了图形数字化、数据储存和应用的方法，该方法不仅适用于长大干线的铁路工程，而且也可以推广到公路、市政、轻轨等中小型项目。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明中地质专业提供的地质钻孔图；

图3是本发明中地质专业提供的地质纵断面图；

图4是本发明中地质专业提供的土样固结试验报告图。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1～4所示，一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，括以下步骤：

A.统计铁路项目全线的地质状况，以地层名称、地层状态、基本承载力为索引建立全线的地层指标库，地层指标库中包括岩土指标表和工经分类表；

B.整理地质专业提供的地质资料，以单座桥为单位建立全桥地质信息库，全桥地质信息库包括钻孔表、地层属性表、钻孔填充表、地层连线表、地震液化表、压缩模量表；

C.分析地质钻孔图的基本特征，归纳出特征参数表，数字化地质钻孔图，将钻孔信息存储于钻孔表，钻孔地层信息存储于地层属性表，钻孔填充线存储于钻孔填充表；

D.分析地质纵断面图的基本特征，归纳出特征参数表，数字化地质纵断面图，将钻孔连线储存于地层连线表；

E.设计地震液化判定计算单存储于地震液化表，数字化土样固结试验报告图，存储于压缩模量表；

F.根据桥表中墩台里程位置，从全桥地质信息库中计算出对应位置的地层信息，索引全线的地层指标库，查取岩土指标用于计算桥梁基础，查取工经分类用于计算工程数量。

步骤A中岩土指标表是以地层名称、地层状态、基本承载力来索引，对地基比例系数、宽度修正、深度修正、桩周极限摩阻力、内摩擦角、天然容重、饱和容重、摩擦系数、极限抗压强度进行存储；工经分类表是以地层名称、地层状态、基本承载力来索引土层的分类。

步骤C中钻孔信息的读取过程如下：

首先，搜索关键字；

然后，提取关键字右边的文字作为读取项，

最后，将关键词作为钻孔信息的特征参数，关键词包括钻孔编号、钻孔里程、孔口高程、水位深度、工程名称等。

步骤C中钻孔地层信息的读取过程是按列提取，钻孔地层信息的特征参数是层底深度、地层名称、地层描述、基本承载力所在的列号，并设置关键字从地层描述中提取出地层状态，关键词包括：松散,稍松,稍密,中密,密实,流塑,软塑,可塑,硬塑,坚硬,全风化,强风化,中风化,弱风化,微风化,未风化,全充填,半充填,充填物。

步骤C中钻孔填充线的读取过程是寻找钻孔填充区域，提取区域内所有直线就是填充线，其特征参数是岩层剖面所在列号、竖向比例、孔口直径(mm)。

步骤D中钻孔连线的读取过程如下：

根据平行等距的规则滤除填充线，读取地质纵断面图的横、竖向绘图比例，读取标尺建立图中y坐标与钻孔表中孔口高程的对应关系，根据钻孔表中的钻孔编号搜索出图中钻孔的x坐标与钻孔里程建立对应关系，读取钻孔之间的连线与地层属性表中的孔口高程建立对应关系。

步骤E中地震液化表的列属性是钻孔编号、取土深度、液化折减系数。

步骤E中土样固结试验报告图先进行文字识别后，设置钻孔编号、取土深度的关键字，提关键字右边文字为读取项，设置压力值和压缩模量所在列号，按列提取压力值与压缩模量的数值，最终形成压缩模量表。

步骤F还包括如下判断过程：

首先，确定墩台里程附近n米是否存在钻孔；

然后，如果墩台里程附近n米存在钻孔，该里程下的地层直接使用钻孔信息；

最后，如果墩台里程附近n米不存在钻孔则该里程下的地层使用钻孔连线，地层厚度通过里程竖直线与钻孔连线求交点获得，地层名称、地层状态、基本承载力通过钻孔连线表获取。

步骤D中地质纵断面图的特征参数是地质纵断面横、竖向比例的关键字、标尺左边文字、图中钻孔直径(mm)。地层连线表以每根线为一行进行储存，列属性包括：左侧钻孔编号、右侧钻孔编号、左端上面地层、右端上面地层、左端下面地层、右端下面地层、连线坐标(x1，y1，x2，y2，…，xn，yn)。

优选的，墩台里程附近5米是否存在钻孔。

步骤A中地质专业提供的工程地质报告中会给出全线的地层岩性及地质构造，建立的全线地层指标库可适用于这条线下的所有桥梁。

步骤B中地质专业针对每座桥提供具体的地质图形信息，图形多为dwg或jpg的格式，建立的全桥地质信息库是以数字形式存储的单座桥的地质信息，可适用于单座桥的计算。

步骤C和步骤D中地质钻孔图、地质纵断面图以dwg格式储存，虽然形式多样，但是有规律可循。

步骤E中地震液化判定计算单以表格形式存储，数字化土样固结试验报告图以jpg格式存储。

步骤F中地层信息不仅包括索引全线地层指标库用的地层名称、地层状态、基本承载力，还包括地层厚度。

实施例一

根据全线的工程地质状况，建立全线的地层指标库，库中的岩土指标表和工经分类表分别见表1和表2。

表1全线的地层指标库-岩土指标表

表2全线的地层指标库-工经分类表

表2中“基本承载力”列中括号表示的是承载力的范围。

分析地质钻孔图的基本特征，见图2，归纳出特征参数表，见表3，按照本发明的数字化方法，得到钻孔表、地层属性表、钻孔填充表分别见表4、表5、表6。

表3地质钻孔图的特征参数表

表4全桥地质信息库-钻孔表

表5全桥地质信息库-地层属性表

表6全桥地质信息库-钻孔填充表

分析地质纵断面图的基本特征，见图3，归纳出特征参数表，见表7，按照本发明的数字化方法，得到地层连线表见表8。表中的行号指的是地层属性表中的行，连线情况中x坐标为正，表示相对左端钻孔，x坐标为负，表示相对右端钻孔，距离为该负值+10后取绝对值。

表7地质纵断面图的特征参数表

序号	读取参数	关键字
			1	地质纵断面横、竖向比例	横,竖
2	标尺左边文字	公里标
			3	图上钻孔直径(mm)	2
5	最短地质连线长度(mm)	1
			6	钻孔高程误差(m)	0.2

表8全桥地质信息库-地层连线表

根据地震液化判定计算单存储的地震液化表见表9。数字化土样固结试验报告图，见图4，储存于压缩模量表，见表10。

表9全桥地质信息库-地震液化表

表10全桥地质信息库-压缩模量表

根据桥表中墩台里程位置，从全桥地质信息库中计算出对应位置的地层信息，索引全线地层指标库，查取岩土指标用于计算桥梁基础，查取工经分类用于计算工程数量，结果见表11。

综合得到，本发明的方法能够准确地数字化地质图形，清楚地储存图形之间的关系，快速地应用到桥梁设计中。

表11地质数据在桥梁设计中的应用

本发明的针对铁路桥梁地质图形的数字化问题，收集各铁路设计院的地质图形出图风格，归纳出它们之间的共同点，不同之处通过设置特征参数，使用相同的算法就能准确地对其进行数字化，设计出一套数据存储模式，不仅能保存地质数据，还能保存图形之间的拓扑关系，最后再把地质数据应用到桥梁设计中来，保证计算准确性、加快设计进度，提高职工劳动效率、减轻劳动强度。

本发明能够针对交通运输领域的铁路桥梁地质图形应用的技术难题，给出了图形数字化、数据储存和应用的方法，该方法不仅适用于长大干线的铁路工程，而且也可以推广到公路、市政、轻轨等中小型项目。

Claims (9)

1.一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(A)统计铁路项目全线的地质状况，以地层名称、地层状态、基本承载力为索引建立全线的地层指标库，地层指标库中包括岩土指标表和工经分类表；

(B)整理地质专业提供的地质资料，以单座桥为单位建立全桥地质信息库，全桥地质信息库包括钻孔表、地层属性表、钻孔填充表、地层连线表、地震液化表、压缩模量表；

(C)分析地质钻孔图的基本特征，归纳出特征参数表，数字化地质钻孔图，将钻孔信息存储于钻孔表，钻孔地层信息存储于地层属性表，钻孔填充线存储于钻孔填充表；

(D)分析地质纵断面图的基本特征，归纳出特征参数表，数字化地质纵断面图，将钻孔连线储存于地层连线表；

(E)设计地震液化判定计算单存储于地震液化表，数字化土样固结试验报告图，存储于压缩模量表；

(F)根据桥表中墩台里程位置，从全桥地质信息库中计算出对应位置的地层信息，索引全线的地层指标库，查取岩土指标用于计算桥梁基础，查取工经分类用于计算工程数量。

2.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，其特征在于：步骤(A)中岩土指标表是以地层名称、地层状态、基本承载力来索引，对地基比例系数、宽度修正、深度修正、桩周极限摩阻力、内摩擦角、天然容重、饱和容重、摩擦系数、极限抗压强度进行存储；工经分类表是以地层名称、地层状态、基本承载力来索引土层的分类。

3.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，其特征在于：步骤(C)中钻孔信息的读取过程如下：

首先，搜索关键字；

然后，提取关键字右边的文字作为读取项，

最后，将关键词作为钻孔信息的特征参数，关键词包括钻孔编号、钻孔里程、孔口高程、水位深度、工程名称等。

4.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，其特征在于：步骤(C)中钻孔地层信息的读取过程是按列提取，钻孔地层信息的特征参数是层底深度、地层名称、地层描述、基本承载力所在的列号，并设置关键字从地层描述中提取出地层状态，关键词包括：松散,稍松,稍密,中密,密实,流塑,软塑,可塑,硬塑,坚硬,全风化,强风化,中风化,弱风化,微风化,未风化,全充填,半充填,充填物。

5.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，其特征在于：步骤(C)中钻孔填充线的读取过程是寻找钻孔填充区域，提取区域内所有直线就是填充线，其特征参数是岩层剖面所在列号、竖向比例、孔口直径(mm)。

6.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，其特征在于：步骤(D)中钻孔连线的读取过程如下：

根据平行等距的规则滤除填充线，读取地质纵断面图的横、竖向绘图比例，读取标尺建立图中y坐标与钻孔表中孔口高程的对应关系，根据钻孔表中的钻孔编号搜索出图中钻孔的x坐标与钻孔里程建立对应关系，读取钻孔之间的连线与地层属性表中的孔口高程建立对应关系。

7.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，其特征在于：步骤(E)中地震液化表的列属性是钻孔编号、取土深度、液化折减系数。

8.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，其特征在于：步骤(E)中土样固结试验报告图先进行文字识别后，设置钻孔编号、取土深度的关键字，提关键字右边文字为读取项，设置压力值和压缩模量所在列号，按列提取压力值与压缩模量的数值，最终形成压缩模量表。

9.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁地质图形数字化存储及应用的方法，其特征在于：步骤(F)还包括如下判断过程：

首先，确定墩台里程附近n米是否存在钻孔；

然后，如果墩台里程附近n米存在钻孔，该里程下的地层直接使用钻孔信息；

最后，如果墩台里程附近n米不存在钻孔则该里程下的地层使用钻孔连线，地层厚度通过里程竖直线与钻孔连线求交点获得，地层名称、地层状态、基本承载力通过钻孔连线表获取。

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