[发明专利]一种岩体浅表结构面识别方法、设备及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种岩体浅表结构面识别方法、设备及可读存储介质，该方法包括以下步骤：获取描述岩体地质几何特征点云数据；对所述点云数据进行表面重构得到重构后的三角网；对三角网中的三角片进行分组；分别识别并筛除每组三角片中属于过渡区、边界区或爆破损伤区的三角片，识别出结构面。本方案在对三角片进行分组后，分别识别筛选出每组三角片中的过渡区、边界区或爆破损伤区的三角片，进一步识别出结构面，其适于钻孔爆破形成的较破碎的复杂掌子面的识别中，且识别效果佳。

技术领域

本发明属于工程地质勘察技术领域，具体地涉及一种岩体浅表结构面识别方法、设备及可读存储介质。

背景技术

深埋隧洞施工过程中复杂的地质环境影响着围岩稳定和工程安全。随着隧洞的不断掘进，开挖掌子面出露新鲜岩体的结构面信息反映了施工处的地质状态，对隧洞浅表结构面的快速识别将大大提高掘进过程中超前地质预报的精度。

传统的测量方法主要包括测线法和测网法，均依靠人工采用罗盘逐点测量。该方法主要缺点有:单点式测量费力耗时，所获样本较少、无法获取高处危岩体数据、人工手绘参杂明显主观性等。因此，随着隧洞的开挖掘进，采用传统的测量方法难以及时并全面的记录浅表结构面的几何信息。近年来，非接触的测量技术在岩土工程测量中得到广泛应用。但在应用于掘进隧洞结构面识别过程中，存在对于钻孔爆破形成的较破碎的复杂掌子面识别效果不好等问题。

发明内容

为了解决现有钻孔爆破形成的复杂掌子面识别效果不好的问题，本发明提供一种岩体浅表结构面识别方法、设备及可读存储介质。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明第一方面提供一种岩体浅表结构面识别方法，包括以下步骤：

获取用于描述岩体地质几何特征的点云数据；

对所述点云数据进行表面重构得到重构后的三角网；

对三角网中的三角片进行分组；

分别识别并筛除每组三角片中属于过渡区、边界区或爆破损伤区的三角片，识别出结构面。

本方案在对三角片进行分组后，分别识别筛选出每组三角片中的过渡区、边界区或爆破损伤区的三角片，进一步识别出结构面，其适于钻孔爆破形成的较破碎的复杂掌子面的识别中，且识别效果佳。

在一种可能的设计中，所述对三角网中的三角片进行分组包括：

基于三角网中的每个三角片的法向量，对三角网中的三角片进行分组。

在一种可能的设计中，所述对三角网中的三角片进行分组包括：

获取结构面组数最大值T，所述T为大于等于2的自然数；

针对第2组结构面至第T组结构面，采用轮廓系数的K均值聚类算法分别对其进行聚类得到不同组数结构面所对应的聚类结果；

根据聚类结果分别计算不同组数结构面所对应的轮廓系数；

基于轮廓系数确定最优的结构面组数P从而实现分组，其中，2≤P≤T。

在一种可能的设计中，所述采用轮廓系数的K均值聚类算法对其进行聚类得到不同组数结构面所对应聚类结果包括：

A1、在所述三角网中所有的三角片法向量中确定与所述结构面组数对应数量的聚类中心；

A2、计算所述三角网中所有三角片与聚类中心的距离并对其进行聚类，计算每个聚类中心同簇中所有三角片法向量的平均值得到新的聚类中心；

A3、基于新的聚类中心重复步骤A2直至第一准则函数收敛得到聚类结果。

在一种可能的设计中，所述根据该距离筛除每组三角片中属于过渡区或边界区的三角片包括：