[发明专利]一种围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法

说明书

本发明公开了一种围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，包括：获得目标围岩的三维空间点云数据；对点云数据进行归一化配准处理、降噪处理、抽稀处理和曲面修补处理；提取裂缝信息；通过裂缝信息进行聚类划分识别，确定完整性系数；本发明的围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法可以及时有效的获取岩体体积节理数，为围岩分级快速判定提供相关指标参数，使得围岩分级过程更加高效，降低了施工成本，提高工作效率，缩短工作周期；还使分级克服可复杂环境造成的阻力，使其适应性更强；同时，在高效的分级过程中，还可以保证分级的精度高，误差小。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其是一种围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法。

背景技术

隧道围岩快速分级是实现合理准确支护设计、保障现场施工安全的前提。根据《工程岩体分级标准》，围岩基本分级可由岩石坚硬程度和岩体完整程度确定。岩石的完整程度则是根据完整性指数来进行划分。显然，传统划分方法需要根据室内岩石试验实现，判定周期长、效率不高。

随着三维形貌、三维激光等扫描技术的发展，其设备的效率、便携性、准确度不断提升。该类技术可以获取扫描对象的空间点云数据信息，智能识别目标体的物理外形特征。将该类扫描设备及技术可应用到地质工作当中，可以有效减少外业工作的时间和工作量。

传统的围岩分级方法需要在工程现场投入大量时间以及精力，且分级结果受现场施工员的主观意识影响程度较大，不仅如此，在个别环境条件特殊的工程段内，人为分级面临的环境阻力较大，严重影响工作进度及精度。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法；本发明解决了围岩分级受主观影响大的问题；解决了分级受环境阻力大的问题；还解决了分级工作效率低且精度低的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，包括：获得目标围岩的三维空间点云数据；对点云数据进行归一化配准处理、降噪处理、抽稀处理和曲面修补处理；提取裂缝信息；通过裂缝信息进行聚类划分识别，确定完整性系数。

进一步的，所述获得三维空间点云数据通过若干激光扫描仪进行扫描采集。

进一步的，所述归一化处理方法为：以首个扫描点A_i为基准点，用下一扫描点A_i+1的坐标减去基准点坐标A_i得到基准坐标差值Δ_i+1；对下一扫描点下得到的点云数据坐标a_i+1全部减去基准坐标差值Δ_i+1，得到新的点云数据[a_i+1]_normal；令i＝1,2,3,…,n，直到第n个扫描点下的点云数据完成归一化处理。

进一步的，所述降噪处理方法为：采用k-means点云去噪算法进行散乱点云的处理，分层后的点云根据k-means聚类形成k类，彼此拓扑，其中聚类出的k类中既含有所需点云，也包含了噪声点云；因此，设置一个加权欧式距离作为阈值d_r，判断该类内的点云到聚类中心的距离l_i，如果l_i的距离大于d_r，则可以认为该点是噪声点并且予以删除，如果l_i的距离小于d_r，则该点予以保留。