[發明專利]用于隧道圍巖分級的辨識方法及裝置

在審

• 申請號: 201910018128.3
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109886534A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 劉飛香;鄭大橋;廖金軍;杜義康;易達云;肖正航;蔣海華;杜洋;伍容
• 申請（專利權）人: 中國鐵建重工集團有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06K9/62;G01V9/00
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟;朱繪

1.一種用于隧道圍巖分級的辨識方法，其特征在于，所述方法包含以下步驟：

采集鑿巖機在隧道掌子面鉆進時的隨鉆參數數據以及所述隨鉆參數數據對應位置的巖石地質信息，并對所述隨鉆參數數據進行標準化處理；

對經過標準化處理后的隨鉆參數數據進行數據分析，結合所述巖石地質信息，確定同一位置隨鉆參數與圍巖強度之間的關系；

采集隧道掌子面的掌子面圖像，對所述掌子面圖像進行圖像處理，確定同一位置掌子面圖像與巖石完整程度的判別關系；

綜合同一位置隨鉆參數與圍巖強度之間的關系以及同一位置掌子面圖像與巖石完整程度的判別關系，對隧道圍巖進行分級判斷，確定隧道圍巖等級。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述隨鉆參數數據包含：鉆進速率數據、推進壓力數據、沖擊壓力數據、回轉壓力數據、回轉速度數據、水壓力數據以及水流量數據。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述巖石地質信息包含：巖石強度、地下水情況、結構構造以及圍巖等級劃分結果歷史信息。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述隨鉆參數數據進行標準化處理的步驟中，還包含以下步驟：

通過Min-Max標準化處理方法對所述隨鉆參數進行線性變換，將所述隨鉆參數數據轉化為無量綱數據。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，確定同一位置隨鉆參數與圍巖強度之間的關系的步驟中，還包含以下步驟：

對經過標準化處理后隨鉆參數數據，運用主成分分析方法進行降維處理，得到降維隨鉆參數數據；

針對所述降維隨鉆參數數據，采用主元分析方法確定隨鉆參數中的獨立自由變量，根據所述獨立自由變量分析隨鉆參數與所述巖石地質信息之間的關系，得到分析結果；

依據所述分析結果，利用統計學方法分析巖石強度與隨鉆參數之間的變化規律，確定同一位置隨鉆參數與圍巖強度之間的關系。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述掌子面圖像進行圖像處理的步驟中，還包含以下步驟：

利用Canny算子對所述掌子面圖像進行邊緣檢測，確定所述掌子面圖像中的邊界；

針對所述掌子面中的邊界，采用數學形態學細化算法進行細化處理，得到單像素寬邊界；

依據得到的所述單像素寬邊界，提取掌子面巖石質量指標、單位面積裂隙長度以及平均裂隙間距。

7.如權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包含：

當確定的所述隧道圍巖等級存在偏差，對同一位置隨鉆參數與圍巖強度之間的關系以及同一位置掌子面圖像與巖石完整程度的判別關系進行修正。

8.一種用于隧道圍巖分級的辨識裝置，其特征在于，所述裝置包含：

采集及標準化模塊，其用于采集鑿巖機在隧道掌子面鉆進時的隨鉆參數數據以及所述隨鉆參數數據對應位置的巖石地質信息，并對所述隨鉆參數數據進行標準化處理；

圍巖強度模塊，其用于對經過標準化處理后的隨鉆參數數據進行數據分析，結合所述巖石地質信息，確定同一位置隨鉆參數與圍巖強度之間的關系；

巖石完整度模塊，其用于采集隧道掌子面的掌子面圖像，對所述掌子面圖像進行圖像處理，確定同一位置掌子面圖像與巖石完整程度的判別關系；

圍巖等級模塊，其用于綜合同一位置隨鉆參數與圍巖強度之間的關系以及同一位置掌子面圖像與巖石完整程度的判別關系，對隧道圍巖進行分級判斷，確定隧道圍巖的等級。

9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述采集及標準化模塊包含：

線性變換單元，其用于通過Min-Max標準化處理方法對所述隨鉆參數進行線性變換，將所述隨鉆參數數據轉化為無量綱數據。

10.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述圍巖強度模塊包含：

降維單元，其用于對經過標準化處理后隨鉆參數數據，運用主成分分析方法進行降維處理，得到降維隨鉆參數數據；

分析單元，其用于針對所述降維隨鉆參數數據，采用主元分析方法確定隨鉆參數中的獨立自由變量，根據所述獨立自由變量分析隨鉆參數與所述巖石地質信息之間的關系，得到分析結果；

確定單元，其用于依據所述分析結果，利用統計學方法分析巖石強度與隨鉆參數之間的變化規律，確定同一位置隨鉆參數與圍巖強度之間的關系。