本發(fā)明涉及鉆爆法公路工程隧道圍巖分級建模，尤其是涉及一種鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法。

背景技術(shù)：

1、在目前的隧道圍巖分級信息工作中，主要是基于二維地質(zhì)縱斷面+文字報告的形式交付，雖然文件中對圍巖的地質(zhì)特征、分級依據(jù)、分級結(jié)果以及建議的支護措施等信息進行了詳細(xì)的描述，但由于隧道所處地質(zhì)條件千變?nèi)f化，二維信息表達的局限性也是顯而易見：

2、公路二維縱斷面和文字成果只考慮隧道縱向的巖土條件，在復(fù)雜山區(qū)受地殼構(gòu)造應(yīng)力與外部風(fēng)化營力綜合作用導(dǎo)致地層的分布狀態(tài)、組合關(guān)系、風(fēng)化程度等產(chǎn)生顯著差異，地層的物理力學(xué)性質(zhì)可能產(chǎn)生小范圍突變，地質(zhì)條件沿隧道軸線橫向的變化情況是無法在地質(zhì)縱斷面上反映的，這些局部的地質(zhì)條件突變直接決定著工程安全與造價，如設(shè)計階段考慮不充分，會給施工階段帶來安全隱患與大量工程變更。

3、設(shè)計階段由于勘測數(shù)據(jù)獲取的局限性，難以從大量數(shù)據(jù)中總結(jié)出規(guī)律性的結(jié)論支撐圍巖分級，往往圍巖分級需要過度依賴專家經(jīng)驗，以定性判定為主，這就導(dǎo)致圍巖分級結(jié)果存在很強的主觀性。

4、二維的報告提供的地質(zhì)斷面很有限，基本上以縱斷面為主、橫斷面為輔，未與施工工法有效結(jié)合，圍巖類別的劃分過于粗糙，不能直接用于施工?？赡艽嬖谝恍╆P(guān)鍵信息的丟失，這些信息對設(shè)計、施工產(chǎn)生很大影響，?決定著工程安全、工法選型及工程造價。

5、因此，如何在設(shè)計階段結(jié)合地質(zhì)條件對隧道圍巖進行精細(xì)化劃分，進而科學(xué)進行工程方案設(shè)計與造價估算、有效關(guān)聯(lián)施工工法是當(dāng)前面臨的一大難題。隨著三維地質(zhì)建模技術(shù)的不斷進步與工程數(shù)字化應(yīng)用進程的持續(xù)推進，為上述問題的解決帶來了新思路。通過三維地質(zhì)建模將隧道圍巖分級信息與模型結(jié)合，進而創(chuàng)建隧道圍巖分級地質(zhì)信息模型。該模型不僅可以解決橫向地質(zhì)信息表達不完整的問題，也可以結(jié)合掌子面推進進度模擬施工工法，結(jié)合工法對隧道圍巖進行精細(xì)化劃分。將數(shù)據(jù)與場景進行可視化表達，讓技術(shù)人員更好地理解對象之間的空間聯(lián)系。同時，引入數(shù)據(jù)自檢與基于概率統(tǒng)計的圍巖智能化判定機制，實現(xiàn)自動校驗圍巖分級信息并發(fā)出錯誤預(yù)警信息，最大程度降低人工誤判導(dǎo)引起的設(shè)計風(fēng)險，便于科學(xué)決策與工程管理。

6、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其包括如下步驟：

4、s1、輸入地層圍巖分級指標(biāo)并創(chuàng)建地層模型和路線模型；

5、s2、編輯隧道圍巖分段表，確定分段范圍、圍巖判定及相應(yīng)區(qū)域地質(zhì)水文概況信息；

6、s3、配置橫截面設(shè)置，限制橫截面形狀；

7、s4、根據(jù)路線，計算隧道圍巖分段模型走向；

8、s5、根據(jù)橫截面設(shè)置參數(shù)，限制隧道圍巖分段模型橫截面形狀；

9、s6、根據(jù)同級圍巖地層占比數(shù)據(jù)對分級進行自動檢查；

10、s7、根據(jù)分段范圍，生成區(qū)段隧道圍巖模型；

11、s8、將各區(qū)段模型拼接，得到完整隧道圍巖分段模型；

12、s9、根據(jù)圍巖判定和地質(zhì)水文概況，掛接相關(guān)信息到區(qū)段隧道圍巖分段模型。

13、優(yōu)選地，步驟s1包括：為每個地層定義相應(yīng)的地層承載力相關(guān)指標(biāo)，軟件將依據(jù)公式對地層分級進行自動計算：巖體基本質(zhì)量指標(biāo)bq使用公式進行計算，其中，巖體縱波速度比值kv計算公式為：；系統(tǒng)再根據(jù)計算出的bq值和相關(guān)的修正系數(shù)，對照圍巖分級標(biāo)準(zhǔn)，確定該圍巖地層的級別；輸入的地層模型和公路路線模型，包含該工程區(qū)的地層模型、三維路線模型和路線相應(yīng)位置的里程樁號標(biāo)識。

14、優(yōu)選地，步驟s2包括：隧道圍巖分段表是地質(zhì)工程師通過勘探設(shè)備對沿線圍巖進行詳細(xì)勘察、取芯，在實驗室進行測試來獲得圍巖物理和力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，并依據(jù)相關(guān)規(guī)范，對圍巖進行分級并錄入到數(shù)據(jù)庫，得到隧道圍巖分段表；圍巖判定列展示隧道工程區(qū)段的圍巖指標(biāo)數(shù)據(jù)來量化圍巖的物理和力學(xué)性質(zhì)，其中bq為圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)，[bq]為圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值，rc為巖石單軸飽和抗壓強度，kv為圍巖完整性指數(shù)，k1為地下水狀態(tài)影響修正系數(shù)，k2為主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)，k3為初始地應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)；工程地質(zhì)水文地質(zhì)概況為地質(zhì)工程師通過專業(yè)測試、評估所得到該工程段的各項工程指標(biāo)。

15、優(yōu)選地，步驟s4包括：利用導(dǎo)入的整條路線作為隧道圍巖模型的中心線，遍歷所有路線上的點，判斷是否為隧道建模范圍內(nèi)的點，對于每個在隧道建模范圍內(nèi)的點，計算模型中心線，即路線在該位置的走向，使模型在每個位置處與路線的走向完全相同。

16、優(yōu)選地，步驟s5包括：在各個隧道區(qū)段模型建模的過程中，橫截面參數(shù)作為限制條件保證整條隧道橫截面形狀的一致。

17、優(yōu)選地，步驟s6包括：根據(jù)已定義的形狀參數(shù)對隧道模型三倍洞徑和三到五倍洞徑體積內(nèi)的圍巖進行分別統(tǒng)計并以1m的線路方向長度進行分割。

18、優(yōu)選地，步驟s7包括：軟件首先自動遍歷路線各點的樁號，找出所有在隧道區(qū)域內(nèi)的點，構(gòu)建出一條完全根據(jù)參數(shù)限制條件創(chuàng)建的模型；模型創(chuàng)建后，根據(jù)圍巖分級采取相應(yīng)的顏色進行區(qū)分標(biāo)記。

19、優(yōu)選地，步驟s8包括：遍歷每一個分區(qū)，執(zhí)行s4至s7的步驟，得到各分段的隧道圍巖建模，再將同一工點下的各個隧道圍巖分段模型按區(qū)段順序進行拼接，生成整個工點上的完整隧道圍巖分段模型。

20、優(yōu)選地，步驟s9包括：根據(jù)不同圍巖分級區(qū)分的隧道圍巖分級建模，系統(tǒng)自動將對應(yīng)區(qū)段的相關(guān)信息掛接到模型上，在模型上直接通過鼠標(biāo)左鍵進行交互，查看相關(guān)信息。

21、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

22、本發(fā)明基于三維建模技術(shù)將三維地質(zhì)模型與隧道圍巖分級信息有效整合，可綜合展示隧道縱橫向巖土條件、地質(zhì)變化規(guī)律以及隧道圍巖分級信息，實現(xiàn)圍巖分級與地質(zhì)信息的可視化表達。建立了基于概率分布的圍巖分級智能化判定體系，充分考慮小范圍地質(zhì)條件突變可能引起的工程安全風(fēng)險，為設(shè)計階段襯砌選型與造價估算提供科學(xué)依據(jù)，減少施工安全風(fēng)險與工程變更。

23、在三維模型的基礎(chǔ)上充分考慮鉆爆法工法特點，建立了隧道圍巖分級數(shù)據(jù)自檢機制，實現(xiàn)了隧道工法與三維模型的有機結(jié)合，綜合運用大數(shù)據(jù)分析、專家經(jīng)驗判定等多種統(tǒng)計分析方法大幅度提升圍巖分級判定的客觀性，解決了傳統(tǒng)方法過度依賴專家經(jīng)驗以及主觀性強的難題。

24、隧道圍巖三維可視化模型不僅可以幫助設(shè)計、施工及管理人員更好地理解地質(zhì)特征，也能大幅提升技術(shù)人員的協(xié)作溝通效率，助力工程管理決策科學(xué)化、合理化。

技術(shù)特征：

1.一種鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其特征在于，步驟s1包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其特征在于，步驟s2包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其特征在于，步驟s4包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其特征在于，步驟s5包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其特征在于，步驟s6包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其特征在于，步驟s7包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其特征在于，步驟s8包括：遍歷每一個分區(qū)，執(zhí)行s4至s7的步驟，得到各分段的隧道圍巖建模，再將同一工點下的各個隧道圍巖分段模型按區(qū)段順序進行拼接，生成整個工點上的完整隧道圍巖分段模型。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，其特征在于，步驟s9包括：根據(jù)不同圍巖分級區(qū)分的隧道圍巖分級建模，系統(tǒng)自動將對應(yīng)區(qū)段的相關(guān)信息掛接到模型上，在模型上直接通過鼠標(biāo)左鍵進行交互，查看相關(guān)信息。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鉆爆法公路工程隧道圍巖分級建模技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鉆爆法公路隧道圍巖分級三維建模的方法，包括如下步驟：S1、輸入地層圍巖分級指標(biāo)并創(chuàng)建地層模型和路線模型；S2、編輯隧道圍巖分段表，確定分段范圍、圍巖判定及相應(yīng)區(qū)域地質(zhì)水文概況信息；S3、配置橫截面設(shè)置，限制橫截面形狀；S4、根據(jù)路線，計算隧道圍巖分段模型走向；S5、根據(jù)橫截面設(shè)置參數(shù)，限制隧道圍巖分段模型橫截面形狀；S6、根據(jù)同級圍巖地層占比數(shù)據(jù)對分級進行自動檢查；S7、根據(jù)分段范圍，生成區(qū)段隧道圍巖模型；S8、將各區(qū)段模型拼接，得到完整隧道圍巖分段模型；S9、根據(jù)圍巖判定和地質(zhì)水文概況，掛接相關(guān)信息到區(qū)段隧道圍巖分段模型。

技術(shù)研發(fā)人員：王厚霖,王建斌,黃赟,張光炎,曹彬,溫戈平,王書輝
受保護的技術(shù)使用者：中國交通信息科技集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8