[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

本發明提供用于隧道圍巖分級的辨識方法，其包含：采集鑿巖機在隧道掌子面鉆進時的隨鉆參數數據以及隨鉆參數數據對應位置的巖石地質信息，并對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。本發明能夠通過采集的隧道掌子面圖像、隨鉆參數數據以及巖石地質信息對隧道圍巖的等級進行確定。

技術領域

本發明涉及圍巖探測領域，具體地說，涉及一種用于隧道圍巖分級的辨識方法及裝置。

背景技術

近年來，隨著高速鐵路的發展，山區鐵路的建設日益增多，相應的隧道建設也日益增多。隧道圍巖分級是選擇施工方法的依據，是確定襯砌結構的類型尺寸、確定結構荷載等的基礎。目前來說，傳統的圍巖分級方法圍巖的分級存在較大的難度是因為目前對于圍巖的分級指標與圍巖等級之間尚未建立精確的本構關系，或者說就是對于用什么指標能夠真實、準確的反應圍巖等級還沒找到確切的答案，并且各級圍巖之間沒有明確的界限。以上情況就注定圍巖等級的劃分是一個困難的過程，需要綜合運用各種信息。

因此，本發明提供了一種用于隧道圍巖分級的辨識方法及裝置。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種用于隧道圍巖分級的辨識方法，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。

根據本發明的一個實施例，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。

根據本發明的一個實施例，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。

根據本發明的一個實施例，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。

根據本發明的一個實施例，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。

根據本發明的一個實施例，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；