[发明专利]一种基于激光扫描的三维爆破可视化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于激光扫描的三维爆破可视化设计方法。本发明方法基于三维激光扫描修正理想状态下的边坡台阶面模型方法，和基于布尔逻辑算法的边坡开挖三维模型图建立方法，建立边坡三维地质模型；采用了基于孔阵列布设与反投影算法的爆破孔修正布设方法进行边坡模型修正和爆破设计。本发明设计方法突破了传统的二维设计，实现了爆破三维可视化精细设计，同时可以在每次爆破完成后快速获取边坡实时精准三维模型，修正由于上一层爆破的残孔、超爆对下一层爆破设计的影响，爆破设计的准确性大大提高，并能够为下一次精细爆破设计提供保障。

技术领域

本发明属于工程爆破技术领域，适用于边坡岩体爆破施工技术，涉及一种基于三维激光扫描的边坡三维爆破精细可视化设计方法。

背景技术

边坡开挖的爆破设计直接关系到边坡开挖质量和工程量，是边坡开挖工程的关键所在。常规的爆破设计采用基于CAD的二维设计，很难反映边坡爆破的实际情况，尤其是上一次爆破后，不可避免的会留下残孔、超爆等现象，对下一次的爆破有很大影响，而常规的二维爆破设计无法考虑这些问题。

采用CAD获取边坡的平切图，然后在平切图上进行布孔、连线等爆破设计。这种方法将每一层爆破面简化为理想平面模型，很难反映上一层爆破留下的残孔或超爆现象等对下一层爆破面的影响问题。

基于爆破专业人员现场踏勘的改进爆破设计方法，该方法通过爆破专职人员对现场踏勘，对每层爆破布孔、连线方案等进行优化设计。该方法能一定程度上弥补常规设计对上一层爆破残孔对下一层爆破面影响考虑不足的问题，但是该方法严重依赖爆破专职人员的技术水平，不利于推断。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种基于激光扫描的三维爆破可视化设计方法。本发明要解决的问题是利用三维激光扫描获取边坡精细三维模型，在精细三维模型基础上进行三维爆破精细可视化设计。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于激光扫描的三维爆破可视化设计方法，其特征在于：

基于三维激光扫描修正理想状态下的边坡台阶面模型方法，和基于布尔逻辑算法的边坡开挖三维模型图建立方法，建立边坡三维地质模型；

基于孔阵列布设与反投影算法的爆破孔修正布设方法进行边坡模型修正和爆破设计。

本发明方法包括以下步骤：

步骤1、采用三维激光扫描，获取边坡的精细化几何点云信息；

步骤2、采用NURBS建模算法，建立边坡高精度表面模型；

步骤3、根据对多源地质数据进行综合分析，获得以地质剖面为表现形式的解析结果，为地质界面NURBS曲面的准确建立提供重要的数据源；根据结构面产状信息，建立其空间体域集合的拓扑关系并构造B-Rep三维实体模型，通过与边坡表面NURBS曲面进行布尔运算，保留坡面以内部分结构面，得到边坡三维地质模型；

步骤4、根据边坡开挖设计方案，将边坡轮廓线在三维空间展开成三维DTM表面，并与步骤3建立的边坡三维地质模型做布尔逻辑轮算，获得边坡开挖轮廓边界；

步骤5、根据爆破台阶设计要求，设计台阶面的宽度、高度，建立台阶面，并与模型做布尔逻辑运算，切割出理想状态下边坡的开挖三维模型图；

步骤6、第一层开挖时，直接在上述建立的模型上进行炮孔设计；

步骤7、从第二层爆破开始，采用三维激光扫描对上一层爆破完成后的边坡面进行再次扫描，获取上一层爆破完成后的三维几何信息，修正步骤5中理想状态下的边坡模型；

步骤8、对修正后的边坡进行精细化爆破设计，初始炮孔设计仍按步骤6进行。

所述步骤2采用NURBS建模算法建立边坡高精度表面模型，包括以下步骤：