CN117409104A - 一种tbm隧洞地质编录展示图绘制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地质勘察技术领域，特别涉及一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法。一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，包括如下步骤：用清水清洗隧洞洞壁；将洞室圆形截面四等分为四个象限；以四个象限在洞室圆形截面的交点为展开点，沿顺时针方向展开并标注在米格纸上；在米格纸上绘制隧洞信息和地质信息，形成地质编录草图；用激光扫描设备开展全断面激光点云三维地质信息采集，融合米格纸草图完成TBM隧洞地质编录展示图。本发明对洞室圆形截面采用四等分方式选取展开点，并结合激光扫描技术，开展隧洞的激光点云地质编录，完成展示图绘制，使得隧洞地质编录资料及其可利用程度更加高效、准确与全面。
Description
技术领域
本发明属于地质勘察技术领域，特别涉及一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法。
背景技术
TBM，Tunnel Boring Machine，英文意思为全断面隧道掘进机，具有施工速度快、工程费用低、安全等优点，广泛应用于隧道施工，TBM在地质条件复杂的隧道施工时，只有做好地质编录，才能充分预测不利地质条件，进而才有有效预防措施，防止塌方、卡机、隧洞变形和TBM下沉等不良后果，造成工程延期和费用增加。
现有矩形或较规则的方形截面的隧洞地质编录展示图采用洞顶、左壁、右壁等三壁展开的方法，展开点分别为矩形洞室的左右肩拐点，但该方法在圆形截面的洞室编录中难以应用，展开点不易确定，不能有效给出地质信息的采集和编录，且损失了洞底地质资料，以致隧洞稳定性分析、岩土质量评价、地质缺陷的处理等方面存在资料缺憾。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，根据圆形TBM隧洞截面的特点采用四等分方式选取展开点，并结合激光扫描技术，开展圆形截面隧洞的激光点云地质编录，完成展示图绘制，使得隧洞地质编录资料及其可利用程度更加高效、准确与全面。
本发明的技术方案在于：一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，包括以下步骤：
S1：先用TBM进行洞室的掘进开挖，完成后用清水清洗洞壁；
S2：分别确定洞室的洞口和洞底处圆形截面的垂直中轴线、水平中位线，垂直中轴线和水平中位线交叉将洞室圆形截面四等分为四个象限，分别为一象限、二象限、三象限和四象限；
S3：将一象限与二象限在洞室圆形截面的交汇点设为洞顶中心点，将二象限与三象限在洞室圆形截面的交汇点设为左壁中心点，将三象限与四象限在洞室圆形截面的交汇点设为洞底中心点，将四象限与一象限在洞室圆形截面的交汇点设为右壁中心点；
S4：以洞底中心点为1号展开点，洞口和洞底处1号展开点的连线为1号展开线，左壁中心点为2号展开点，洞口和洞底处2号展开点的连线为2号展开线，洞顶中心点为3号展开点，洞口和洞底处3号展开点的连线为3号展开线，右壁中心点为4号展开点，洞口和洞底处1号展开点的连线为4号展开线，沿顺时针方向将洞室圆形截面展开，1号展开点与2号展开点间为左下壁段，2号展开点与3号展开点间为左上壁段，2号展开点与3号展开点间为右上壁段，4号展开点与1号展开点间为右下壁，将展开后的轮廓线绘制在米格纸上；
S5：在米格纸上标注隧洞信息，并绘制轮廓线的地质信息，形成地质编录草图；
S6：用激光扫描设备进行洞壁激光点云三维地质信息采集；
S7：并将三维解译的地质信息整合到米格纸编录草图，对步骤S5中的地质编录草图进行校核；
S8：校核后形成最终的TBM隧洞地质编录展示图。
所述步骤S1中用清水清洗洞壁过程中，将洞壁的粉尘、浮泥、锈染清洗干净。
所述步骤S4中右上壁段、左上壁段、左下壁段、右下壁段的长度均为πR/2，R为洞室圆形截面的半径。
所述步骤S5中地质编录草图中的隧洞信息包括隧洞名称、洞口高程、洞深、洞径、分段洞向，地质编录草图中的地质信息包括地层岩性、地质构造、风化卸荷、地下水状态和特殊地质条件。
所述步骤S5中绘制轮廓线的地质信息，洞室内遇到横向的裂缝、节理或断层地质构造时，首先记录横向的裂缝、节理或断层地质构造的起始位置，然后记录横向的裂缝、节理或断层与1号展开线、2号展开线、3号展开线或4号展开线的交点，最后将起始位置与各个交点连线
所述步骤S5中绘制轮廓线的地质信息，沿洞室方向等间距选取洞室圆形截面记录地质信息，相邻洞室圆形截面的距离范围≤1米。
所述步骤S5中相邻洞室圆形截面的1号展开点的连线形成洞底中心线，相邻洞室圆形截面的2号展开点的连线形成左壁中心线，相邻洞室圆形截面的3号展开点的连线形成洞顶中心线，相邻洞室圆形截面的4号展开点的连线形成右壁中心线，所述洞底中心线、左壁中心线、洞顶中心线和右壁中心线相互平行。
所述步骤S6中采用激光扫描设备进行洞壁激光点云三维地质信息采集，所述激光扫描设备为洞内摄像仪、杆式三维激光扫描仪、便携式激光雷达数字信息采集仪中的一种或几种，信息采集过程中，先组装便携式搭载平台，再将激光扫描设备紧固安装在便携式搭载平台上，匀速向洞内推进，推进速度1.1m/s~1.2m/s。
本发明的技术效果在于：1.本发明根据圆形TBM隧洞截面的特点采用四等分方式选取展开点，并结合激光扫描技术，开展圆形截面隧洞的激光点云地质编录，完成展示图绘制，使得隧洞地质编录资料及其可利用程度更加高效、准确与全面；2.本发明以洞底中心点为1号展开点，左壁中心点为2号展开点，洞顶中心点为3号展开点，右壁中心点为4号展开点，沿顺时针方向将洞室圆形截面展开，相比现有矩形截面的隧洞地质编录展示图采用洞顶、左壁、右壁等三壁展开的方法，可有效开展圆形截面隧洞的地质编录，防止洞底地质信息的缺失。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明实施例一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法的流程图。
图2为本发明实施例圆形截面的四等分方式各参数位置关系示意图。
图3为本发明实施例圆形截面展开后的示意图。
图4为本发明实施例ⅩⅩ水电站ⅩⅩ平洞0~95米段平洞编录展开图。
具体实施方式
实施例1
如图1~图3所示，一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，包括以下步骤：
S1：先用TBM进行洞室的掘进开挖，完成后用清水清洗洞壁；
S2：分别确定洞室的洞口和洞底处圆形截面的垂直中轴线、水平中位线，垂直中轴线和水平中位线交叉将洞室圆形截面四等分为四个象限，分别为一象限、二象限、三象限和四象限；
S3：将一象限与二象限在洞室圆形截面的交汇点设为洞顶中心点，将二象限与三象限在洞室圆形截面的交汇点设为左壁中心点，将三象限与四象限在洞室圆形截面的交汇点设为洞底中心点，将四象限与一象限在洞室圆形截面的交汇点设为右壁中心点；
S4：以洞底中心点为1号展开点，洞口和洞底处1号展开点的连线为1号展开线，左壁中心点为2号展开点，洞口和洞底处2号展开点的连线为2号展开线，洞顶中心点为3号展开点，洞口和洞底处3号展开点的连线为3号展开线，右壁中心点为4号展开点，洞口和洞底处1号展开点的连线为4号展开线，沿顺时针方向将洞室圆形截面展开，1号展开点与2号展开点间为左下壁段，2号展开点与3号展开点间为左上壁段，2号展开点与3号展开点间为右上壁段，4号展开点与1号展开点间为右下壁，将展开后的轮廓线绘制在米格纸上；
S5：在米格纸上标注隧洞信息，并绘制轮廓线的地质信息，形成地质编录草图；
S6：用激光扫描设备进行洞壁激光点云三维地质信息采集；
S7：并将三维解译的地质信息整合到米格纸编录草图，对步骤S5中的地质编录草图进行校核；
S8：校核后形成最终的TBM隧洞地质编录展示图。
所述步骤S1中用清水清洗洞壁过程中，将洞壁的粉尘、浮泥、锈染清洗干净。
所述步骤S4中右上壁段、左上壁段、左下壁段、右下壁段的长度均为πR/2，R为洞室圆形截面的半径。
本发明以洞底中心点为1号展开点，左壁中心点为2号展开点，洞顶中心点为3号展开点，右壁中心点为4号展开点，沿顺时针方向将洞室圆形截面展开，相比现有矩形截面的隧洞地质编录展示图采用洞顶、左壁、右壁等三壁展开的方法，可有效开展圆形截面隧洞的地质编录，防止洞底地质信息的缺失。
所述步骤S4中将展开后的轮廓线绘制在米格纸上，当TBM隧洞有转弯时，绘制轮廓线时，在展开图底图上标注转弯处隧洞洞深坐标和隧洞转弯处半径。
所述步骤S5中地质编录草图中的隧洞信息包括隧洞名称、洞口高程、洞深、洞径、分段洞向，地质编录草图中的地质信息包括地层岩性、地质构造、风化卸荷、地下水状态和特殊地质条件。
所述步骤S5中绘制轮廓线的地质信息，洞室内遇到横向的裂缝、节理或断层地质构造时，首先记录横向的裂缝、节理或断层地质构造的起始位置，然后记录横向的裂缝、节理或断层与1号展开线、2号展开线、3号展开线或4号展开线的交点，最后将起始位置与各个交点连线
所述步骤S5中绘制轮廓线的地质信息，沿洞室方向等间距选取洞室圆形截面记录地质信息，相邻洞室圆形截面的距离范围≤1米。
所述步骤S5中相邻洞室圆形截面的1号展开点的连线形成洞底中心线，相邻洞室圆形截面的2号展开点的连线形成左壁中心线，相邻洞室圆形截面的3号展开点的连线形成洞顶中心线，相邻洞室圆形截面的4号展开点的连线形成右壁中心线，所述洞底中心线、左壁中心线、洞顶中心线和右壁中心线相互平行。
所述步骤S6中采用激光扫描设备进行洞壁激光点云三维地质信息采集，所述激光扫描设备为洞内摄像仪、杆式三维激光扫描仪、便携式激光雷达数字信息采集仪中的一种或几种，信息采集过程中，先组装便携式搭载平台，再将激光扫描设备紧固安装在便携式搭载平台上，匀速向洞内推进，推进速度1.1m/s~1.2m/s。
本发明根据圆形TBM隧洞截面的特点采用四等分方式选取展开点，并结合激光扫描技术，开展圆形截面隧洞的激光点云地质编录，完成展示图绘制，使得隧洞地质编录资料及其可利用程度更加高效、准确与全面。
实施例2
采用实施例1中的一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，对ⅩⅩ水电站ⅩⅩ平洞0~95米段平洞进行地质编录展示图绘制，具体过程为：
S1：对TBM开挖后的洞室用清水清洗洞壁；
S2：分别确定洞室的洞口和洞底处圆形截面的垂直中轴线、水平中位线，垂直中轴线和水平中位线交叉将洞室圆形截面四等分为四个象限，分别为一象限、二象限、三象限和四象限；
S3：将一象限与二象限在洞室圆形截面的交汇点设为洞顶中心点，将二象限与三象限在洞室圆形截面的交汇点设为左壁中心点，将三象限与四象限在洞室圆形截面的交汇点设为洞底中心点，将四象限与一象限在洞室圆形截面的交汇点设为右壁中心点；
S4：以洞底中心点为1号展开点，洞口和洞底处1号展开点的连线为1号展开线，左壁中心点为2号展开点，洞口和洞底处2号展开点的连线为2号展开线，洞顶中心点为3号展开点，洞口和洞底处3号展开点的连线为3号展开线，右壁中心点为4号展开点，洞口和洞底处1号展开点的连线为4号展开线，沿顺时针方向将洞室圆形截面展开，1号展开点与2号展开点间为左下壁段，2号展开点与3号展开点间为左上壁段，2号展开点与3号展开点间为右上壁段，4号展开点与1号展开点间为右下壁，将展开后的轮廓线绘制在米格纸上；
S5：在米格纸上标注隧洞信息，并绘制轮廓线的地质信息，形成地质编录草图；隧洞信息包括隧洞名称、洞口高程、洞深、洞径、分段洞向，地质信息包括地层岩性、地质构造、风化卸荷、地下水状态和特殊地质条件，洞室方向以5米间距选取洞室圆形截面，重复步骤S2~S4，完成不同洞室圆形截面轮廓线绘制，形成地质编录草图；
S6：用激光扫描设备进行洞壁激光点云三维地质信息采集；
S7：并将三维解译的地质信息整合到米格纸编录草图，对步骤S5中的地质编录草图进行校核；
S8：校核后形成最终的TBM隧洞地质编录展示图，如图4所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：先用TBM进行洞室的掘进开挖，完成后用清水清洗洞壁；
S2：分别确定洞室的洞口和洞底处圆形截面的垂直中轴线、水平中位线，垂直中轴线和水平中位线交叉将洞室圆形截面四等分为四个象限，分别为一象限、二象限、三象限和四象限；
S3：将一象限与二象限在洞室圆形截面的交汇点设为洞顶中心点，将二象限与三象限在洞室圆形截面的交汇点设为左壁中心点，将三象限与四象限在洞室圆形截面的交汇点设为洞底中心点，将四象限与一象限在洞室圆形截面的交汇点设为右壁中心点；
S4：以洞底中心点为1号展开点，洞口和洞底处1号展开点的连线为1号展开线，左壁中心点为2号展开点，洞口和洞底处2号展开点的连线为2号展开线，洞顶中心点为3号展开点，洞口和洞底处3号展开点的连线为3号展开线，右壁中心点为4号展开点，洞口和洞底处1号展开点的连线为4号展开线，沿顺时针方向将洞室圆形截面展开，1号展开点与2号展开点间为左下壁段，2号展开点与3号展开点间为左上壁段，2号展开点与3号展开点间为右上壁段，4号展开点与1号展开点间为右下壁，将展开后的轮廓线绘制在米格纸上；
S5：在米格纸上标注隧洞信息，并绘制轮廓线的地质信息，形成地质编录草图；
S6：用激光扫描设备进行洞壁激光点云三维地质信息采集；
S7：并将三维解译的地质信息整合到米格纸编录草图，对步骤S5中的地质编录草图进行校核；
S8：校核后形成最终的TBM隧洞地质编录展示图。
2.根据权利要求1所述一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，其特征在于：所述步骤S1中用清水清洗洞壁过程中，将洞壁的粉尘、浮泥、锈染清洗干净。
3.根据权利要求1所述一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，其特征在于：所述步骤S4中右上壁段、左上壁段、左下壁段、右下壁段的长度均为πR/2，R为洞室圆形截面的半径。
4.根据权利要求1所述一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，其特征在于：所述步骤S5中地质编录草图中的隧洞信息包括隧洞名称、洞口高程、洞深、洞径、分段洞向，地质编录草图中的地质信息包括地层岩性、地质构造、风化卸荷、地下水状态和特殊地质条件。
5.根据权利要求1所述一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，其特征在于：所述步骤S5中绘制轮廓线的地质信息，洞室内遇到横向的裂缝、节理或断层地质构造时，首先记录横向的裂缝、节理或断层地质构造的起始位置，然后记录横向的裂缝、节理或断层与1号展开线、2号展开线、3号展开线或4号展开线的交点，最后将起始位置与各个交点连线。
6.根据权利要求1所述一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，其特征在于：所述步骤S5中绘制轮廓线的地质信息，沿洞室方向等间距选取洞室圆形截面记录地质信息，相邻洞室圆形截面的距离范围≤1米。
7.根据权利要求6所述一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，其特征在于：所述步骤S5中相邻洞室圆形截面的1号展开点的连线形成洞底中心线，相邻洞室圆形截面的2号展开点的连线形成左壁中心线，相邻洞室圆形截面的3号展开点的连线形成洞顶中心线，相邻洞室圆形截面的4号展开点的连线形成右壁中心线，所述洞底中心线、左壁中心线、洞顶中心线和右壁中心线相互平行。
8.根据权利要求1所述一种TBM隧洞地质编录展示图绘制方法，其特征在于：所述步骤S6中采用激光扫描设备进行洞壁激光点云三维地质信息采集，所述激光扫描设备为洞内摄像仪、杆式三维激光扫描仪、便携式激光雷达数字信息采集仪中的一种或几种，信息采集过程中，先组装便携式搭载平台，再将激光扫描设备紧固安装在便携式搭载平台上，匀速向洞内推进，推进速度1.1m/s~1.2m/s。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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