[发明专利]一种三维地质解析方法和装置

权利要求书

1.一种三维地质解析方法，其特征在于，用于盾构隧道设计和施工，包括：

S1：获取细分后的地勘钻孔数据对应的数据框D；D的第一列D[:,0]为地勘钻孔的序号；D的第二列D[:,1]、三列D[:,2]和四列D[:,3]为所述地勘钻孔的三维坐标数据；D的第五列D[:,4]为所述地勘钻孔的土层数据，用于分析土层的种类，为每种土层的岩土参数赋值得到D的第六列D[:,5]；

S2：利用所述地勘钻孔的三维坐标数据{D[:,1]、D[:,2]、D[:,3]}进行钻孔点云建模得到钻孔点云模型P；基于所述钻孔点云模型P绘制地质和盾构断面模型M_dm，对M_dm进行网格划分得到新的网格模型M_dm’；提取M_dm’中所有不重复的网格节点的坐标数据框V，V的第i行为第i个网格节点的顶点坐标(x_i y_i z_i)，计算各个网格节点的坐标与所述钻孔点云模型P的最小距离；以最小距离为指标分析出各个网格节点所属的最大似然土层种类SoilType以生成土层种类信息数据框V'＝(V SoilType)；利用所述土层种类信息数据框V'计算所述地质和盾构断面模型M_dm所包含的每种土层的平均厚度以获得断面土层分布；

S3：将所述地勘钻孔的三维坐标数据{D[:,1]、D[:,2]、D[:,3]}和每种土层的岩土参数D[:,5]作为训练样本对插值算法模型进行训练得到目标模型；利用所述目标模型预测各个网格节点的土层参数分布。

2.如权利要求1所述的三维地质解析方法，其特征在于，所述S1中分析所述地勘钻孔的土层数据D[:,4]得到土层的种类，包括：

按照划分尺度对所述地勘钻孔的土层数据D[:,4]进行土层划分，获得土层种类；其中，所述划分尺度小于上土层和下土层之间界面的高程差；每种土层平均厚度为同一土层对应的三个以上厚度值的平均值。

3.如权利要求1所述的三维地质解析方法，所述S2中的断面土层分布用于进行盾构隧道的管片设计。

4.如权利要求1所述的三维地质解析方法，其特征在于，所述S2中的地质和盾构断面模型M_dm包括实体对象Solid与边界对象Brep。

5.如权利要求1所述的三维地质解析方法，其特征在于，所述S2中以最小距离为指标分析出各个网格节点所属的最大似然土层种类SoilType以生成土层种类信息数据框V'＝(VSoilType)，包括：

以各个网格节点的最小距离为指标，利用KNN算法分析出各个网格节点所属的最大似然土层种类SoilType，生成土层种类信息数据框V'。

6.如权利要求1所述的三维地质解析方法，所述S3中的土层参数分布用于进行盾构施工中掌子面的岩土参数分布预测。

7.如权利要求1所述的三维地质解析方法，其特征在于，所述S3中的插值算法模型为三维Universal Kriging插值算法模型。

8.如权利要求1所述的三维地质解析方法，其特征在于，所述方法还包括：

S4：对所述断面土层分布和所述土层参数分布进行可视化处理。

9.如权利要求8所述的三维地质解析方法，其特征在于，所述S4包括：依次进行顶点着色和模糊渲染对所述断面土层分布和所述岩土参数分布进行三维可视化处理。

10.一种三维地质解析装置，其特征在于，应用于盾构隧道设计和施工，所述三维地质解析装置用于执行权利要求1-9任一项所述的方法。