[发明专利]一种快速识别隧道掌子面岩性的装置及方法

说明书

本发明公开一种快速识别隧道掌子面岩性的装置，包括控制箱和支承三脚架，本发明还提供一种快速识别隧道掌子面岩性的方法，在隧道掌子面处架好支承三脚架，利用调平模块将装置调平；通过操作面板运行图像获取模块，对掌子面岩体面立体像进行获取，并对立体图像进行重构得到岩体三维数字图像；图像处理模块对得到的岩体三维数字图像进行识别，排除图像中的干扰项，对图像进行分割，对灰度图像进行检测；计算分析模块利用人工神经网络进行计算分析，分析得出岩体表面节理特征，并与数据库中岩石特征进行对比分析；存储模块对分析处理数据进行存储，以便后期调取使用。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种快速识别隧道掌子面岩性的装置及方法。

背景技术

隧道掌子面的岩体地质情况对隧道掌子面施工安全至关重要，能够安全高效的分析掌子面岩体情况一直是隧道掌子面分析的发展趋势，不仅能为施工提供依据，为施工中可能出现的突发情况做准备，而且能够存储相关数据供隧道分析使用。

现有隧道掌子面施工中，一般在掌子面开挖前用全站仪三维变形非接触式量测的方法对掌子面进行测量，分析掌子面情况，此种测量方法的步骤为：1、每次测量前，先安置仪器，并对仪器进行调校，使仪器处于最佳状态，精确定位整平后，对仪器进行气压和温度的气象改正，按围岩监控量测参数规范要求对仪器各项参数进行调试；2、左站测量：安置仪器后照准目标点先进行盘左观测，观测时采用3次重复测距，记录数据后，将仪器设置盘右同样进行3次重复测距，即每测站上分别用2个盘连续照准3次目标，然后取平均值为一次设站观测结果。即正道镜观测法取平均值；3、右站测量：左站测量完毕后，仪器搬至右侧测站同左站测量顺序一样进行右站测量，检查左右测站同一测点的数据，若发现左右站的测得同一测点的信息相差较大，对这一测点重测。

现有隧道掌子面测量方法需要贴近岩体面进行较多工作，常会影响工程进度且具有一定危险性，花费时间较长，且无法对不能到达的岩体面进行测量；岩石隧道开挖掌子面上方、较陡峭边坡面常难以接触，以传统方法难以对其进行测量；对岩体产状的测量容易受岩体面局部凹凸的影响，在不平整的岩体面难以得到符合实际的结果；对节理迹长和间距的测量通常只能通过目测进行，误差较大；同时，受隧道中粉尘较大的影响，传统测量方法精确度不高。

因此，如何改变现有技术中，无法对隧道掌子面地质情况进行有效分析的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速识别隧道掌子面岩性的装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，为施工者提供可靠的隧道掌子面地质情况分析，减轻施工者工作负担。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种快速识别隧道掌子面岩性的装置，包括控制箱和支承三脚架，所述控制箱固定于所述支承三脚架上，所述控制箱上设置操作面板和前置相机，所述操作面板和所述前置相机分别设置于所述控制箱的相对的两侧面上，在对掌子面进行测量时，所述前置相机正对掌子面；

所述控制箱内设置调平模块、图像获取模块、图像处理模块、计算分析模块、存储模块和控制模块，所述调平模块能够将所述控制箱调整为水平状态，所述图像获取模块与所述前置相机相连，所述图像获取模块能够获取岩体面立体像并进行数字化处理，所述图像获取模块与所述控制面板相连，所述图像处理模块能够对图像进行分割、检测，所述计算分析模块能够对岩体表面节理特征进行分析，所述存储模块能够存储处理数据，所述调平模块、所述图像获取模块、所述图像处理模块、所述计算分析模块、所述存储模块、所述控制面板和所述前置相机均与所述控制模块相连。

优选地，所述支承三脚架包括底板和三个下部支撑杆，三个所述下部支撑杆的一端分别与所述底板相连，三个所述下部支撑杆对称设置。

优选地，所述控制箱与所述底板可拆卸连接。

优选地，所述控制箱与所述底板之间设置柔性防护层。