[發明專利]一種基于三維實景數值分析的淺埋隧道施工動態控制方法

有效

• 申請號: 202211373966.0
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115690354B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（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: 上海灣谷知識產權代理事務所(普通合伙) 31289
• 代理人: 肖進

本申請公開了一種基于三維實景數值分析的淺埋隧道施工動態控制方法，采用實景建模、三維地質模型構建技術還原隧道場的真實地質情況。基于上述實景地質模型，采用數值分析的方法計算隧道施工過程中的變形值。在施工過程中，隨監測數據的更新反演數值模型的計算參數，以此精確計算淺埋隧道場的應力分布情況。運行修正后的數值分析模型，預測隧道施工下階段的變形值，結合監測數據不斷優化數值分析模型，提前預警，若預測值超限、預測值允許偏差超限則進行預警，以此達到淺埋隧道的動態施工控制。

技術領域

本申請涉及土木工程技術領域，具體而言，具體涉及一種隧道場的三維地形模型建立方法、隧道場的三維地質模型建立方法、隧道場的三維實景數值模型建立方法、淺埋隧道施工動態控制方法和淺埋隧道動態施工預警方法。

背景技術

隨著我國公路工程的快速發展，創造了多個“世界第一”，其中隧道工程占有重要的地位。而山區淺埋隧道工程的地表起伏較大、圍巖壓力受上部埋深影響較大、圍巖較為破碎等特點，為隧道施工過程中安全分析和預警帶來困難。

隧道工程中淺埋隧道施工風險相對較大，一方面施工過程中存在眾多的不確定性，對隧道結構的實際情況難以把控，另一方面淺埋隧道具有埋深淺、圍巖破碎、土層起伏較大等特點，為淺埋隧道設計、施工分析帶來困難。

隧道工程施工穩定性分析是一個復雜的地質力學問題，通常采用數值分析的方法計算復雜的隧道施工變形。由于淺埋隧道上部荷載的受力機理與深埋隧道不同，其圍巖壓力由隧道埋深和隧道上覆圍巖重度決定，因此不同的隧道埋深產生的圍巖壓力也不同。其次，淺埋隧道的淺層多為土層，土層分布隨地形起伏較大。同時淺埋隧道的圍巖通常較為破碎，難以準確地獲取數值分析中的計算參數。

近幾年來，三維實景建模技術被越來越多的應用到工程施工、地形重建、建筑復原等領域中。三維實景建模技術也稱之為基于圖像的三維重建，這項技術可以通過數學方法，并結合相機的基本原理，通過各種方法采集到的上百張圖像，甚至是幾十張照片，就能得到真實目標物體的三維模型。實景建模技術打破了傳統人工建模的局限，提供了一個完全嶄新的方法，應用前景廣泛。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種隧道場的三維地形模型建立方法、隧道場的三維地質模型建立方法、隧道場的三維實景數值模型建立方法、淺埋隧道施工動態控制方法和淺埋隧道動態施工預警方法，以解決目前的問題。

為了實現上述目的，本申請提供了如下技術：

本申請一方面還提供一種隧道場的三維地形模型建立方法，包括如下步驟：

基于無人機傾斜攝影技術，獲取隧道外部環境的地形影像數據；

將所述隧道外部環境的地形影像數據導入實景建模軟件中，并進行預處理，得到隧道場的三維TIN模型；

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

作為本申請的一種可選實施方案，可選地，基于無人機傾斜攝影技術，獲取隧道外部環境的地形影像數據，包括：

根據出洞口所在位置，勘測現場情況，規劃無人機數據采集范圍，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；

規劃無人機飛行路線，確保拍攝覆蓋范圍能夠滿足數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，獲取隧道外部環境的地形影像數據。

作為本申請的一種可選實施方案，可選地，將所述隧道外部環境的地形影像數據導入實景建模軟件中，并進行預處理，得到隧道場的三維TIN模型，包括：

預設實景建模軟件；