[发明专利]一种基于三维点云信息的隧道爆破质量评估方法

说明书

本发明公开了一种基于三维点云信息的隧道爆破质量评估方法，包括获取爆破前隧道的三维点云数据，提取隧道中轴线信息，拟合得到爆破前的爆破区域三维模型；获取爆破后隧道的三维点云数据，并进行稀化和三角化处理，得到爆破后的爆破区域三维模型；对爆破前后的三维模型进行布尔运算，并将单纯形法应用到三维模型计算中，得到各个位置处的超欠挖数据信息；引入多理论模型的综合集成赋权法权重模型，对各个爆破指标进行定量化分析，得到隧道的爆破质量评估结果。本发明通过隧道点云数据建立爆破前后的隧道爆破区域的三维模型并进行对比，能够直观地展示各个位置处的超欠挖状态，以及全面、有效、客观和定量化地评估隧道的爆破质量。

技术领域

本发明涉及隧道爆破技术领域，特别涉及一种基于三维点云信息的隧道爆破质量评估方法。

背景技术

钻爆法目前在隧道施工中具有举足轻重的地位，在隧道爆破施工过程中不可避免地会遇到超欠挖问题。当出现超挖时，需要及时喷射纤维混凝土，较严重时不仅需要加工钢架，而且还要对其加设异形钢架并附加钢筋网片。当出现欠挖时，需要根据情况进行人工机械凿除或者是二次爆破。隧道的爆破质量对隧道施工进度、装填炸药经济性、工人施工任务量等方面均起着至关重要的作用，而综合、全面、客观的隧道爆破质量评估报告不仅仅是对本次爆破的深刻总结，也为下一次的隧道爆破提供了足够的数据支撑和方案选择。

现有技术的不足之处在于，在当前隧道爆破质量评估中，隧道的爆破质量通常是由现场施工人员的主观经验主导，而施工人员的定性分析既没有可靠的理论依据作为支撑，也没有相应的测量手段作为辅证，因此不可避免地会对隧道的爆破质量存在着认知偏差。此外，隧道爆破质量的评价指标与成果报告通常是以二维图展示，无法直观地展示隧道爆破围岩超挖体积、欠挖体积等随循环进尺变化的情况，无法及时反馈隧道的爆破质量。因此如何利用三维可视化模型展示隧道爆破前后的超欠挖信息以及采用一种定量化方法对隧道的爆破质量进行评估亟待开展。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种基于三维点云信息的隧道爆破质量评估方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种基于三维点云信息的隧道爆破质量评估方法，具体步骤包括：

获取爆破前隧道的衬砌面以及前方预支护段的三维点云数据，提取隧道中轴线，结合隧道中轴线的位置信息以及隧道设计轮廓线，拟合得到爆破前的爆破区域三维模型；

获取爆破后隧道的三维点云数据，并对三维点云数据进行稀化和三角化处理，得到爆破后的爆破区域三维模型；

对爆破前后的三维模型进行布尔运算，并将单纯形法应用到三维模型计算中，得到各个位置处的超欠挖数据信息；

引入多理论模型的综合集成赋权法权重模型，对各个爆破指标进行定量化分析，得到隧道的爆破质量评估结果。

作为本发明的进一步的方案：所述获取爆破前隧道的衬砌面以及前方预支护段的三维点云数据，提取隧道中轴线，结合隧道中轴线的位置信息以及隧道设计轮廓线，拟合得到爆破前的爆破区域三维模型的具体步骤包括：

首先爆破前通过三维扫描仪对当前的隧道断面进行扫描，得到当前隧道的衬砌面以及前方预支护段的三维点云数据；

根据三维点云数据，建立当前隧道的衬砌面的坐标系，根据坐标数据进行线性均值拟合得到当前隧道衬砌段对应的中轴线；

再根据中轴线的位置信息以及隧道设计轮廓线进行循环进尺和拉伸，得到爆破前的爆破区域三维模型。

作为本发明的进一步的方案：所述获取爆破后隧道的三维点云数据，并对三维点云数据进行稀化和三角化处理，得到爆破后的爆破区域三维模型的具体步骤包括：

将三维扫描仪置于爆破前相同的位置对爆破面进行扫描，得到三维点云数据；