[发明专利]一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法

权利要求书

1.一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法，其特征在于：包括：

第一步、确定最佳精度点和激光扫描仪激光束最大入射角；

在待检测隧道拱腰上沿隧道轴线水平方向设置若干个标靶纸，确定其中一个所述标靶纸为所述最佳精度点；

所述最大入射角是指激光扫描仪激光束发射点和所述最佳精度点的连线与所述激光扫描仪激光束发射点所在隧道横截面的夹角；

第二步、确定所述激光扫描仪测站间距和所需测站总数；

所述测站间距是指沿隧道轴线方向任意相邻两次激光扫描测量站点之间的距离；

所述测站总数是指检测隧道初支质量所需的激光扫描次数；

第三步、获取隧道初支表面点云数据；

所述点云数据是指以隧道监测基准点所在坐标系下的隧道初次支护表面点的三维坐标；

在每个所述测站进行激光扫描作业，获取所有所述测站的所述点云数据，然后进行所述点云数据拼接，得到完整的隧道初支表面点云数据；

第四步、根据施工现场隧道断面检测要求，确定需要检测的隧道断面里程、所述里程处隧道断面与隧道监测基准点坐标系x轴的夹角、以及所述里程处隧道断面中心点坐标，然后提取所述里程处隧道断面的三维点坐标；

第五步、将提取的所述三维点坐标投影到待检测的隧道断面上；

所述三维点坐标投影是指将所述第四步中隧道监测基准点坐标系下的三维点坐标转换到待测的隧道断面局部坐标系下；

第六步、确定投影点坐标拟合所用的型值点，拟合构造出光滑曲线y＝f(x)，所述光滑曲线f(x)是隧道断面开挖得到的实际边界；

第七步、确定隧道断面超欠挖量及超欠挖位置；

以所述第四步中待检测里程处隧道断面中心点坐标为圆心，画出所述第六步中得到的拟合曲线与隧道初支设计开挖边界，即可比较超欠挖位置和超欠挖量。

2.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法，其特征在于：第一步中，所述确定最佳精度点包括：

在待检测隧道拱腰上沿隧道轴线水平方向等间隔设置若干个标靶纸，依次测量各个相邻所述标靶纸之间的距离，将测量距离与实际距离作比较，当在所述标靶纸的测量距离与实际距离之差超过设定值时，为扫描精度不达标，此时，所述标靶纸的中心点即为最佳精度点。

3.根据权利要求2所述的一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法，其特征在于：所述确定最佳精度点，具体为：

S1：在待检测隧道拱腰上沿隧道轴线水平方向粘贴所述标靶纸，以激光扫描仪为中心由近及远编号，相邻所述标靶纸之间间隔一距离；

S2：利用激光扫描仪进行测距作业，在隧道中心轴线上设置所述激光扫描仪，依次测量各个相邻所述标靶纸之间的距离；

S3：将测量距离与实际距离作比较，当两者之差超过所述设定值时，即认为扫描精度不达标，此时，最大编号标靶纸的中心点即为所述最佳精度点。

4.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法，其特征在于：确定所述最佳精度点后，通过全站仪测量所述最大入射角。

5.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法，其特征在于：第二步中，所述测站间距满足以下公式：

S＝D×tanθ

式中，S为测站间距，m；D为隧道初支设计断面直径，m；θ为激光扫描仪的最大入射角；

所述测站总数满足以下公式：

式中，N为测站总数，L为待检测隧道总长，m；S为测站间距，m。

6.根据权利要求1所述的一种矿山法隧道开挖与初支质量检测方法，其特征在于：第四步中，所述提取所述里程处隧道断面的三维点坐标，其中提取宽度满足以下公式：

式中，W为提取宽度，mm；n为三维激光扫描得到的三维坐标点总数；D为隧道初支设计断面直径，m；L为隧道长度，m；ρ为数据点线密度，mm^-1，取2-3。