[發(fā)明專利]一種基于三維實景數(shù)值分析的淺埋隧道施工動態(tài)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211373966.0
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115690354B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 李旭;謝李釗;謝錦波;陸驍尤;孟若軼
• 申請（專利權）人: 中交第三航務工程局有限公司
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10;G06T17/20;G06F30/13;G06F111/10
• 代理公司: 上海灣谷知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31289
• 代理人: 肖進

1.一種隧道場的三維地形模型建立方法，其特征在于，包括如下步驟：

基于無人機傾斜攝影技術，獲取隧道外部環(huán)境的地形影像數(shù)據(jù)；

將所述隧道外部環(huán)境的地形影像數(shù)據(jù)導入實景建模軟件中，并進行點云數(shù)據(jù)處理，得到隧道場的三維TIN模型，包括：

預設實景建模軟件；

將所述隧道外部環(huán)境的地形影像數(shù)據(jù)導入所述實景建模軟件中，使用實景建模軟件處理所述地形影像數(shù)據(jù)，進行多次空中三角測量計算；

在空中三角測量計算無誤的情況下，通過多視角影像，密集匹配獲得高密度點云，對點云進行網(wǎng)格化處理后，形成三維TIN模型；

根據(jù)隧道施工的影響范圍和周圍地形分布條件，對所述三維TIN模型進行深度數(shù)值處理，轉(zhuǎn)換為數(shù)值分析軟件可導入的文件格式，并以此在數(shù)值分析軟件中生成所述隧道場的三維地形模型，包括：

根據(jù)隧道施工的影響范圍和周圍地形分布，確定數(shù)值分析模型的邊界范圍；

采用所述邊界范圍，對三維TIN模型進行修剪，剔除隧道開挖影響范圍外的數(shù)據(jù)，進行三維TIN模型重構；

將重構后的三維TIN模型進行格式轉(zhuǎn)化，在提取等高線數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)為.dxf格式文件，便于建立數(shù)值分析模型；并在數(shù)值分析軟件中以此格式文件生成所述隧道場的三維地形模型。

2.如權利要求1所述的隧道場的三維地形模型建立方法，其特征在于，基于無人機傾斜攝影技術，獲取隧道外部環(huán)境的地形影像數(shù)據(jù)，包括：

根據(jù)隧道所在位置，勘測現(xiàn)場情況，規(guī)劃無人機數(shù)據(jù)采集范圍，確定航攝高度；

布設像控點，并獲取像控點平面位置與高程坐標；

規(guī)劃無人機飛行路線，確保拍攝覆蓋范圍能夠滿足數(shù)值分析中邊界條件的要求；

利用無人機傾斜攝影技術，從正射及四個方向的傾角對隧道上部地形進行照片影像拍攝，獲取隧道外部環(huán)境的地形影像數(shù)據(jù)。

3.一種隧道場的三維地質(zhì)模型建立方法，其特征在于，包括如下步驟：

采集隧道場內(nèi)的勘察鉆孔點數(shù)據(jù)，

基于預設的插值算法，計算待插值點與周圍已知勘察鉆孔點土層之間的空間位置關系，得到兩者之間的土層屬性相近性；

根據(jù)鉆孔點的土層埋深及厚度，實現(xiàn)插值計算操作，以此生成隧道場的三維地質(zhì)模型，包括：

將隧道場內(nèi)的鉆孔點，按照鉆孔編號、x方向坐標、y方向坐標、土層類型和土層埋深整理為.xlsx格式文件；

參考數(shù)值分析模型中的坐標原點，將各鉆孔點的絕對坐標更改為相對坐標；

采用Midas數(shù)值分析軟件中的層面助手工具，定義整理好的鉆孔信息；

運行Midas內(nèi)嵌的土層插值工具，生成各土層的土層分界面，以此確定三維空間中任意一點位置的土層信息。

4.一種隧道場的三維實景數(shù)值模型建立方法，其特征在于，包括如下步驟：

獲取根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的隧道場的三維地形模型建立方法所生成的三維地形模型；

根據(jù)隧道的埋深，將所述三維地形模型按隧道施工影響深度擴展為三維的實體模型；

由已整理的鉆孔信息，將所述實體模型插值生成隧道場的三維地質(zhì)模型；

根據(jù)隧道洞路線的坐標，以隧道開挖輪廓線為邊界，采用CAD格式的隧道結構剖面圖導入的方式或在數(shù)值分析軟件中直接建模的方式，建立隧道實體模型。

5.如權利要求4所述的隧道場的三維實景數(shù)值模型建立方法，其特征在于，還包括如下步驟：

確定隧道各結構計算參數(shù)，初步確定數(shù)值分析中各土層的計算參數(shù)，生成最終的三維隧道數(shù)值分析模型；

為三維隧道數(shù)值分析模型施加數(shù)值模型約束，并劃分數(shù)值網(wǎng)格單元；

根據(jù)預設的設計文件，設置施工分析步驟，運行數(shù)值分析模型，計算隧道開挖過程各階段的變形計算值。