[发明专利]一种应用于节理岩体隧道开挖过程中的注浆范围优化方法

说明书

本发明公开了一种应用于节理岩体隧道开挖过程中的注浆范围优化方法包括：步骤1、获取施工现场隧道掌子图像；步骤2、对隧道掌子面图像进行比例转换；步骤3、对隧道掌子面图像进行预处理；步骤4、利用边缘检测对掌子面图像边缘信息进行识别；步骤5、统计出节理的平均长度、节理平均倾角、节理平均间距；步骤6、利用有限元软件将经过图像处理技术所得出的节理信息参数带入到模型中进行建模；步骤7、选取注浆方案，进行计算分析，选取注浆范围。本发明针对掌子面所拍摄的图像进行处理，获取图像中掌子面处的结构面信息，根据图像中识别的信息进行分析，将图像信息应用在隧道施工中，利用有限元软件分析节理隧道加固最优注浆范围。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种应用于节理岩体隧道开挖过程中的注浆范围优化方法。

背景技术

为保证施工的安全，在节理隧道施工过程中通常需要对围岩进行加固，一般采用超前小导管注浆的方法，而围岩节理的差异会影响注浆加固的效果。对于不同的隧道围岩，注浆范围太大会造成资源的浪费，注浆范围太小会导致围岩强度达不到要求。

在获取围岩节理参数时，国内大部分情况下依然采用人工记录的方式，人工的失误以及环境的限制在一定程度上会造成参数的不准确。随着摄影技术的发展，人们开始考虑利用数码成像技术对掌子面进行拍摄，之后再对掌子面进行处理，从而提取处掌子面的节理信息。由于隧道环境复杂，掌子面拍摄精度不足，可导致图像后续处理困难，对图像处理方面还有待进一步研究。

发明内容

本发明提供一种应用于节理岩体隧道开挖过程中的注浆范围优化方法，以克服以上问题。

本发明包括：

步骤1、获取施工现场隧道掌子图像；

步骤2、对隧道掌子面图像进行比例转换；

步骤3、利用图像处理算法对隧道掌子面图像进行锐化处理；

步骤4、利用边缘检测对掌子面图像边缘信息进行识别；

步骤5、对边缘检测后得到的掌子面图像进行直线检测，并输出直线统计结果，得到掌子面处节理的长度、倾角、间距，并统计出节理的平均长度、节理平均倾角、节理平均间距；

步骤6、将经过图像处理技术所得出的节理信息参数进行建模；

步骤7、选取四种注浆方案，对注浆加固围岩的注浆效果进行计算分析，比较边导洞的拱顶沉降数据、拱腰收敛数据、塑性区数据，选取注浆范围。

进一步地，步骤3包括以下步骤：

步骤30、将隧道掌子面彩色图像转化为灰色图像；

步骤31、对灰色图像进行直方图变换，调整图像的对比度和亮度；

步骤32、对直方图进行图像平滑处理；

步骤33、对经平滑处理的图像进行锐化处理。

进一步地，步骤4包括：使使用高斯滤波器对图像进行卷积处理，计算图像中掌子面处节理的梯度方向和幅值，进行非极大值抑制处理，连接掌子面处节理的边缘，确定图像中掌子面处节理的范围。

进一步地，步骤5包括以下步骤：

步骤50、经过边缘检测后，在对图像中的边缘利用Hough变换进行直线检测；

步骤51、经过Hough变换进行直线检测后，对检测出的直线段统计，根据直线段的长度、角度、两条线之间的距离计算车站小导洞掌子面处节理的长度、倾角、间距。