[发明专利]隧道局部变形识别方法及装置

说明书

本申请公开了一种隧道局部变形识别方法及装置，该方法包括：根据当前点群中空间点的当前大地坐标确定节段的当前轴线；调整当前轴线与历史基准轴线平行且中点重合，确定当前点群中空间点的转换坐标，进而确定当前点群中空间点在垂直于历史基准轴线的平面上投影点坐标，并利用NURBS拟合获取当前投影拟合函数；根据历史点群中空间点的历史大地坐标，确定历史点群中各个空间点在垂直于历史基准轴线的平面上投影点坐标，并利用NURBS拟合获取历史投影拟合函数；确定拟合圆上指定点处隧道局部变形参数；如果隧道局部变形参数不等于0，则将隧道局部变形参数的绝对值确定为隧道变形量。本申请可以提高隧道节段的局部变形识别精度。

技术领域

本申请涉及隧道检测技术领域，尤其涉及一种隧道局部变形识别方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

隧道结构主要由洞身、洞门组成。为防止围岩变形或坍塌，沿洞身周边用钢筋混凝土等材料构建的永久性支护结构称为衬砌，沿线路长度方向，衬砌一般分节段设置，节段之间设置接缝。圆形或椭圆形是洞身主要的断面形式。为提高隧道结构寿命和安全性，需要定期对隧道结构开展状态评估，其中隧道洞身衬砌变形是表征结构受力和隧道稳定性的重要指标。

采集洞身衬砌轮廓几何信息是开展隧道结构变形分析的基础工作。因具有测量精度高、非接触等优点，三维激光扫描技术广泛应用在建设期或运营期隧道几何信息采集，按测量方式的不同三维激光扫描技术主要分为逐站联测和移动式两种类型，逐站联测主要应用在隧道建设期，移动式扫描具有测量效率高、交通干扰小等优点，主要应用在运营期，移动式扫描的工作原理如图1所示。

国内外技术人员围绕隧道三维扫描数据开展了大量研究，主要集中在采用圆、椭圆对隧道断面进行拟合，获取轮廓圆心和半径，上述方法适用于分析隧道结构整体变形，如因围岩变形引起的断面收敛变化以及因地质活动引起的区域范围内(连续数个节段)隧道整体变形；事实上，隧道结构除发生上述整体变形外，单个节段在局部围岩条件发生改变时(如偏压、拱顶岩体坠落等)，洞身衬砌还会发生局部变形，相较于隧道整体变形，洞身衬砌的局部变形更易迫使结构受力或隧道稳定趋于不安全状态。传统的圆、椭圆断面拟合方法对节段局部变形不敏感。

发明内容

本申请实施例提供一种隧道局部变形识别方法，用以提高隧道节段的局部变形识别精度，该方法包括：

将隧道每个节段划分为多个单元，获取每个单元上当前点群中各个空间点在大地坐标系下的当前大地坐标，以及每个节段的历史基准轴线和每个单元上历史点群中各个空间点的历史大地坐标；根据每个单元上当前点群中各个空间点的当前大地坐标，确定每个节段的当前轴线；调整当前轴线与历史基准轴线平行且当前轴线的中点与历史基准轴线的中点重合，将每个单元上当前点群中各个空间点的大地坐标转换为当前轴线平行于历史基准轴线且当前轴线的中点与历史基准轴线的中点重合时的转换坐标；根据每个单元上当前点群中各个空间点的转换坐标，确定当前点群中各个空间点在垂直于历史基准轴线的平面上的当前投影点坐标，并利用NURBS拟合得到当前投影拟合函数；根据每个单元上历史点群中各个空间点的历史大地坐标，确定历史点群中各个空间点在垂直于历史基准轴线的平面上的历史投影点坐标，并利用NURBS拟合得到历史投影拟合函数；确定拟合圆的圆心坐标、拟合圆上指定点的局部坐标、拟合圆上指定点在当前投影拟合函数上的当前最佳投影点坐标，以及在历史投影拟合函数上的历史最佳投影点坐标，其中，所述拟合圆由每个单元上当前点群中各个空间点在与历史基准轴线垂直的平面上的投影点拟合得到；根据当前最佳投影点坐标、历史最佳投影点坐标、拟合圆上的指定点的局部坐标及拟合圆的圆心坐标确定拟合圆上该指定点处隧道局部变形参数；如果隧道局部变形参数不等于0，则确定隧道局部发生变形，并将隧道局部变形参数的绝对值确定为隧道变形量。