[發明專利]一種地下工程巖體結構信息智能解譯與云端遠程圍巖分級方法

在審

• 申請號: 202010692606.1
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111813977A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 孫尚渠;賀鵬;王剛;李為騰;王洪波
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06F16/51
• 分類號: G06F16/51;G06F16/55;G06F3/0484;G06T7/62;G06K9/62
• 代理公司: 濟南旌勵知識產權代理事務所(普通合伙) 31310
• 代理人: 單玉剛

本發明涉及一種地下工程巖體結構信息智能解譯與云端遠程圍巖分級方法，基于平臺C++進行研發，充分考慮裂隙巖體圖像特征，對隧道掌子面巖體圖像進行灰度變換、邊緣銳化、二次濾波等操作，并基于形態學算法實現巖體結構的特征提取，利用裂隙率、分維數、面密度、節理間距、節理跡長、節理中點數等進行巖體結構的多參數表征，并及時做好相應數據記錄匯總。并基于《工程巖體分級標準》，引入體系可靠度分析理論，通過分析巖體強度及巖體完整性系數概率分布規律，構建不同圍巖等級的功能函數，經Monte Carlo法計算圍巖隸屬于各評定等級的可靠概率，并以此構建了相應的巖體結構云端信息數據集成化平臺,為隧道施工及后續分析提供可靠數據支撐。

技術領域

本發明涉及隧道、巖土、地下工程技術領域，尤其是一種地下工程巖體結構信息智能解譯與云端遠程圍巖分級方法。

技術背景

在復雜多變的自然條件中，一些隧道所處的地形環境非常惡劣，不良地質現象嚴重，加之受制于工期、氣候和經費等條件的限制，施工條件和狀況通常很差，容易導致災害事故的頻發。因此，隧道掌子面的圖像分析不僅是施工過程中地質狀況預報的需要，在整個隧道建設的過程中也占有極其重要的位置。對于山嶺隧道來說，隧道內部的巖體是由大量的裂隙切割而成，這些裂隙并不是一成不變的，而是跟隨開挖過程的推進而不斷改變的，通常會呈現相異的組合形式甚至是穩定性形態。所以在施工中控制隧道工程中巖體結構的穩定成為地質勘探甚至整個隧道工程的重中之重。而保證隨道巖體穩定的關鍵，就是根據隧道掌子面圖像對裂隙信息進行提取和分析，內容包括隧道工程信息、隧道掌子面裂隙的組數和形態、裂隙本身的形態參數等。這些信息的準確程度和及時程度將對整個施工方案的設計有直接影響。

掌子面的多參量表征與巖體結構信息庫的搭建，即對掌子面持續開挖至前方特殊地質體(斷層、軟弱破碎帶、軟弱夾層)區段的巖體結構信息的賦存規律與發展勢態(節理跡長、間距、裂隙率、分維數、面密度等的變化趨勢)進行歸納總結，與斷層周邊節理發展規律進行比較分析，尤其針對超前地質預報所評定的高風險區段，融合特殊地質體疑似里程與初期勘探報告中圍巖評定等級，由淺入深，對前方特殊地質體方位進行短距離、漸進式的動態預測。然而，在測試過程中，往往由于操作、儀器誤差等致使所得指標值具有較大的不確定性，同時由于統計信息有限，使得誤差較大。

隨著我國經濟的發展，綜合國力的日益增強，我國已進入5G、大數據時代，基于C++平臺研發隧道掌子面地下工程巖體結構信息智能解譯軟件，基于《工程巖體分級標準》中BQ、Q、RMR法對大量圖片進行分析處理，形成云端大數據庫，在實際施工中可合理、精確的圍巖等級評定對施工方法轉換、支護參數優化、預加固措施選取等有重要的參考價值。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，本發明提供一種地下工程巖體結構信息智能解譯與云端遠程圍巖分級方法，以達到合理、精確的圍巖等級評定、對施工方法轉換、支護參數優化、預加固措施選取等提供參考、為隧道施工及后續分析提供可靠數據支撐。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種地下工程巖體結構信息智能解譯與云端遠程圍巖分級方法針對隧道掌子面裂隙定量化的分析，本發明基于C++平臺，構建研發包含圖像處理系統、圖像解譯系統、圍巖分級方法以及巖體結構云端信息數據集成化平臺。通過載入掌子面圖像信息，自動提取出掌子面節理特征參數。以掌子面節理裂隙的幾何特征入手，主要研究隧道掌子面節理的定位識別、分析，并提取節理裂隙組數、節理裂隙總跡長、節理裂隙面積等特征對掌子面進行有效的評價。通過建立節理特征提取，對掌子面圖像進行反復試驗進行裂隙和密集節理裂隙篩選，定位識別掌子面節理裂隙特征，并通過改進去噪處理算法和二值化算法對篩選出的節理裂隙提取其特征參數，進而驗證提取的特征參數有效性；并通過獲取的裂隙組數、節理裂隙總跡長、節理裂隙面積等特征及總結已有的掌子面評價體系，建立隙比和掌子面破碎程度的評價標準，對掌子面的發育程度進行評價，為進一步對掌子面進行圍巖分級奠定基礎。

一種地下工程巖體結構信息智能解譯與云端遠程圍巖分級方法其特征在于，包括以下步驟：