[发明专利]一种三维地质解析方法和装置

说明书

本发明公开了一种三维地质解析方法和装置，属于地下空间盾构隧道的设计施工领域，所述方法包括：S1：获取细分后的地勘钻孔数据对应的数据框D；D[:,1]、D[:,2]和D[:,3]为地勘钻孔的三维坐标数据；D[:,4]为土层数据；S2：利用三维坐标数据进行钻孔点云建模、绘制地质盾构断面模型、网格划分得到网格模型M_dm’；计算M_dm’中不重复网格节点的坐标与钻孔点云模型的最小距离，分析土层种类并计算每种土层厚度，以获得断面土层分布；S3：分析土层数据D[:,4]得到土层种类并赋值得到D[:,5]；将三维坐标数据和D[:,5]作为训练样本对插值算法模型进行训练；利用训练后的模型预测各个网格节点的土层参数分布。本发明提供的方法能够提高地质解析的全面性和准确性。

技术领域

本发明属于地下空间盾构隧道的设计施工领域，更具体地，涉及一种三维地质解析方法和装置。

背景技术

地下空间的盾构隧道是长距离分布的，通常穿越超长软硬复合地层，包括：黏土、砂土、强风泥岩、砾层以及不良岩爆、节理密集带、蚀变岩破碎带等等，所以隧道在建设中容易产生诸多不利因素。例如：针对高强度(＞100Mpa)岩石与淤泥组合地层，盾构机出现掘不进、易失稳、掘进参数控制难等问题；当遇到未预料的硬岩时，盾构机出现破岩困难、掘进效率低、主轴承寿命短、刀具磨损严重等系列问题；当穿梭于活动强烈的板块区域或有高地应力软岩大变形和硬岩强烈岩爆区域时，隧道软岩变形控制和硬岩岩爆防治需要格外加强。所以，盾构隧道在设计和施工时通常需要提前充分了解区域内复合地层的构造并及时采取应对措施。

地质勘察通常都是按照钻探、采样等确定性的方法来认识地质环境的，并将钻孔样本和勘测数据作为唯一的准确依据。但是由于钻孔密度有限再加上岩土体在建造过程中的变异性，地质工作者对地质的解析往往会不够准确，造成设计和施工上的重大失误甚至是安全事故。事实上，现阶段国内外许多学者已经采用DSI、随机模拟、地质统计等预测方法来进行地层边界与高程的计算，并提出了泛克里金(Universal Kriging)方法进行岩土物理性质指标的不确定性推断。尽管预测结果对地质评估的精度有提高的改善，但相关勘察员依然是将地质体的三维空间抽象投射成二维平面。参与盾构设计和施工的人员只能基于抽象化的二维平面图理解地质环境。

因此，有必要提升对地质解析的全面性和准确性，并解析出对盾构工程不良或不利的地质分布。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三维地质解析方法和装置，其目的在于，基于地勘钻孔数据对三维地质进行解析，从而进行盾构隧道设计和施工，由此解决现有盾构隧道设计和施工过程中地质解析数据单一及准确率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种三维地质解析方法，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]；