[發(fā)明專利]車載式隧道全空間裂隙網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)成像與預(yù)警系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510036956.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN104614781B
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許振浩;周輪;李術(shù)才;李利平;石少帥;張乾青;張延歡;孫超群;吳靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V11/00
• 分類號(hào): G01V11/00;G01S17/89;E21F17/18
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種車載式隧道全空間裂隙網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)成像與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是，包括：承載車、中央電腦分析系統(tǒng)、綜合地質(zhì)信息快速采集系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)以及不良地質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)；

中央電腦分析系統(tǒng)：用于接收綜合地質(zhì)信息快速采集系統(tǒng)和地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析；并將分析結(jié)果反饋給不良地質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)；

所述綜合地質(zhì)信息快速采集系統(tǒng)用于快速掃描隧道周壁與掌子面多元裂隙網(wǎng)絡(luò)信息，并把圖像數(shù)據(jù)傳送到中央電腦分析系統(tǒng)進(jìn)行分析；

所述地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)用于對(duì)檢測(cè)到的裂隙切割破碎嚴(yán)重區(qū)域或存在異常區(qū)域的進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)，探測(cè)數(shù)據(jù)傳送到中央電腦分析系統(tǒng)進(jìn)行分析；

所述地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)包括地質(zhì)雷達(dá)以及可伸縮旋轉(zhuǎn)式雷達(dá)支撐；所述可伸縮旋轉(zhuǎn)式雷達(dá)支撐固定在承載車上，所述地質(zhì)雷達(dá)固定在可伸縮旋轉(zhuǎn)式雷達(dá)支撐上，并與中央電腦分析系統(tǒng)連接；

所述不良地質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)用于接收中央電腦分析系統(tǒng)的指令，對(duì)存在不良地質(zhì)賦存特征的區(qū)域發(fā)出預(yù)警信息；

所述中央電腦分析系統(tǒng)、綜合地質(zhì)信息快速采集系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)以及不良地質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)均設(shè)置在承載車上，綜合地質(zhì)信息快速采集系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)以及不良地質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)分別與中央電腦分析系統(tǒng)連接；

中央電腦分析系統(tǒng)接收綜合地質(zhì)信息快速采集系統(tǒng)和地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)基于多元反饋信息融合與修正的二維或者三維自適應(yīng)裂隙網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)，所述重構(gòu)系統(tǒng)對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，提取出各裂隙跡線的位置坐標(biāo)，然后基于概率統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)裂隙參數(shù)的分布進(jìn)行分析，生成具體的幾何參數(shù)，并通過(guò)具體的幾何參數(shù)，將隧道裂隙網(wǎng)絡(luò)分布顯示出來(lái)；

通過(guò)基于結(jié)構(gòu)面分級(jí)特征與聚類分組算法，將裂隙密集度高的結(jié)構(gòu)面定義為I~II級(jí)結(jié)構(gòu)面，裂隙隨機(jī)分布的結(jié)構(gòu)面定義為III~V級(jí)結(jié)構(gòu)面，建立二維或者三維隧道全空間裂隙分布圖；

中央電腦分析系統(tǒng)對(duì)于裂隙分布圖像閉合曲線區(qū)域以及裂隙切割破碎嚴(yán)重區(qū)域，通過(guò)自帶可伸縮旋轉(zhuǎn)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)該區(qū)域地下水賦存特征、巖體切割破碎特征；在此過(guò)程中若出現(xiàn)不良地質(zhì)賦存特征區(qū)域，不良地質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)將發(fā)出預(yù)警；

所述綜合地質(zhì)信息快速采集系統(tǒng)包括：掌子面探測(cè)頭、拱頂探測(cè)頭、拱肩探測(cè)頭以及側(cè)壁探測(cè)頭；所述掌子面探測(cè)頭設(shè)置在承載車的車輛前端，拱頂探測(cè)頭設(shè)置在承載車的車輛頂部，拱肩探測(cè)頭設(shè)置在承載車的車輛肩兩側(cè)部，側(cè)壁探測(cè)頭分別設(shè)置在承載車的車輛左右兩側(cè)；所述掌子面探測(cè)頭、拱頂探測(cè)頭、拱肩探測(cè)頭以及側(cè)壁探測(cè)頭分別與中央電腦分析系統(tǒng)連接；

所述每個(gè)探測(cè)頭均包括若干激光掃描儀和若干高速攝像儀；所述激光掃描儀和高速攝像儀在探測(cè)頭的圓形端面交錯(cuò)布置，其連線構(gòu)成與探測(cè)頭圓形端面同心的圓形；

其工作方法包括以下步驟：

A.打開承載車前方掌子面探測(cè)頭，掃描掌子面地質(zhì)情況；

B.掌子面掃描完畢后，關(guān)閉掌子面探測(cè)頭，打開拱頂、拱肩和側(cè)壁探測(cè)頭，開始掃描隧道周壁地質(zhì)情況，此時(shí)承載車以一定速度沿著隧道移動(dòng)，這樣便可獲取一定范圍內(nèi)的隧道采集信息；

C.中央電腦分析系統(tǒng)接收掃描數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)多元信息融合的二維、三維自適應(yīng)裂隙網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)，形成二維或三維隧道全空間裂隙分布圖像；

中央電腦分析系統(tǒng)接收掃描數(shù)據(jù)，通過(guò)基于多元反饋信息融合與修正的二維或者三維自適應(yīng)裂隙網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)，所述重構(gòu)系統(tǒng)對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，提取出各裂隙跡線的位置坐標(biāo)，然后基于概率統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)裂隙參數(shù)的分布進(jìn)行分析，生成具體的幾何參數(shù)，并通過(guò)具體的幾何參數(shù)，將隧道裂隙網(wǎng)絡(luò)分布顯示出來(lái)；

通過(guò)基于結(jié)構(gòu)面分級(jí)特征與聚類分組算法，將裂隙密集度高的結(jié)構(gòu)面定義為I~II級(jí)結(jié)構(gòu)面，裂隙隨機(jī)分布的結(jié)構(gòu)面定義為III~V級(jí)結(jié)構(gòu)面，建立二維或者三維隧道全空間裂隙分布圖；

D.中央電腦分析系統(tǒng)對(duì)于裂隙分布圖像閉合曲線區(qū)域以及裂隙切割破碎嚴(yán)重區(qū)域，通過(guò)自帶可伸縮旋轉(zhuǎn)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)該區(qū)域地下水賦存特征、巖體切割破碎特征；在此過(guò)程中若出現(xiàn)不良地質(zhì)賦存特征區(qū)域，中央電腦內(nèi)置預(yù)警系統(tǒng)將發(fā)出預(yù)警。