《基於三維雷射掃描成像的隧道施工開挖面分析》是依託西南交通大學，由冷彪擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於三維雷射掃描成像的隧道施工開挖面分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：冷彪
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在隧道工程施工過程中，掌子面及周邊開挖面上具有豐富的地質信息，通過分析可用於圍岩分級，指導設計和施工。但目前對開挖面上地質情況的分析極為有限。本課題基於三維雷射掃描獲得的隧道施工開挖面三維點雲數據，通過曲面擬和、動態聚類等算法分析，實現對開挖面上的結構面的識別；根據開挖面三維圖形生成開挖面投影數字圖像，實現對結構面跡線的識別；結合三維結構面及二維結構面跡線的識別結果，相互映證，進一步識別和提取出隧道開挖面上的結構面及其產狀等信息。根據各相鄰開挖面上識別的主要結構面跡線及其產狀信息，通過算法分析，自動預測和建立結構面跡線的對應關係，從而建立起隧道開挖區域的三維結構面，在此基礎上，通過曲面擬和，識別和預測隧道掌子面前方及周邊一定範圍內的岩層結構面。
結題摘要
在隧道工程，尤其是地質條件複雜的隧道工程中，對施工開挖面的分析十分重要，開挖面上不同的岩體結構、結構面間距等情況將對隧道安全造成不同程度影響，目前對開挖面岩體的信息化分析研究程度還遠遠不夠，自動化程度不高，本項目據此基於三維雷射掃描數據對隧道施工開挖面進行分析，對基於三維雷射點雲及二維投影數字圖像的結構面識別算法進行研究；對提取出的相似結構面進行研究，以識別出屬於同一岩層的結構面及結構面跡線；對根據連續開挖出露的掌子面及洞周圍岩面上的結構面跡線，重建隧道三維結構面和對未開挖區域的三維結構面預測進行了研究。期望以此提高隧道施工開挖面分析評價的智慧型化水平。 根據課題申報時撰寫的研究內容和研究目標，本項目實現了以下方面的研究成果：（1）首先，根據三維掃描雷射點雲，通過三角網算法、聚類算法等，對自動識別隧道開挖出露圍岩面上的三維結構面進行研究，提出了一種三維結構面自動提取的算法。這將提高結構面識的自動化水平。（2）將三維雷射點雲生成的二維平面投影數字圖像，同時使用數據相機採集了大量掌子面圖像，通過對數字圖像進行研究，提出了基於數字圖像處理的掌子面岩體結構面跡線自動提取算法。提高了對開挖面岩體結構面跡線識別的自動化水平。（3）對識別圖像上的結構面跡線的數字圖像處理算法進行研究。根據識別出的三維結構面和二維結構面跡線的比對分析，提出了進一步識別出真正的岩層結構面跡線及結構面的算法。（4）對提取出的岩層結構面進行分析，提出了一種自動識別相似結構面的方法，使同一岩層的結構面及結構面跡線能夠建立對應關係。 根據連續開挖出露的結構面跡線，建立了結構面跡線間的對應關係，實現了對隧道開挖區域的三維結構面模型的建立，並對及未開挖區域的三維結構面預測。
