[发明专利]盾构隧道管片错台提取方法

说明书

本发明涉及一种盾构隧道管片错台提取方法，其特征在于：S1、获取盾构隧道结构的点云数据；S2、识别盾构隧道管片的环缝位置；S3、在每个环缝前、后两侧固定间距分别提取环缝前侧隧道断面和环缝后侧隧道断面；S4、对环缝两侧的环缝前侧隧道断面和环缝后侧隧道断面进行点云去噪和拟合，计算椭圆参数，生成断面对应的椭圆模型；S5、将同一个环缝两侧环缝前侧隧道断面和环缝后侧隧道断面的点云数据基于相应椭圆模型的几何中心坐标进行套合，计算每个角度位置的断面点相对于几何中心的径向差，得到每处位置的错台量。本发明的目的是以便捷、高效、全面的检测盾构隧道管片的错台程度，指导地铁盾构隧道的安全评估和维护。

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道管片错台提取方法。适用于隧道结构安全检测领域。

背景技术

近年来，我国地铁建设蓬勃发展。在地铁隧道建设运营期间，由于各种复杂因素的影响，隧道难免会出现管片裂缝、渗漏水、管片错台等病害，其中管片错台指相邻管片在空间位置上发生相对位移的现象。错台产生的原因主要是受到不均匀的外力造成的，当某一点受到的集中荷载超过了设计的极限值后，隧道发生偏压现象，导致管片之间产生相对位移。管片错台发展到一定程度时，会引起接缝防水条失效，甚至管片开裂，对地铁的安全运营带来了极大的安全隐患。

目前，管片错台的传统检测方法有人工法和自动检测法，其中人工法利用直尺直接测量，但由于天窗期短，人工巡检效率低，且对于拱顶等不方便测量的区域容易漏检，成果难以精确量化；自动检测法利用激光断面仪、超声波断面仪等实现，断面仪价格昂贵，并且不能对错台量准确测量。

专利申请号为201811089324.1的中国专利“基于点云数据提取盾构隧道衬砌错台量的方法”中详细介绍了环间和环内错台量的提取方法，但是该方法主要应用于架站式三维激光扫描仪，还需要结合全站仪确定测站和标靶的绝对坐标，无法快速直接的获取点云数据。

专利申请号为201510662198.4的中国专利“一种地铁隧道管片错台量检测方法”介绍了通过获取隧道的深度图像进行错台检测，但其使用的激光相机无法适用于长管线检测，且后续处理算法较为繁琐。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种盾构隧道管片错台提取方法，以便捷、高效、全面的检测盾构隧道管片的错台程度，指导地铁盾构隧道的安全评估和维护。

本发明所采用的技术方案是：一种盾构隧道管片错台提取方法，其特征在于：

S1、获取盾构隧道结构的点云数据；

S2、识别盾构隧道管片的环缝位置；

S3、在每个环缝前、后两侧固定间距分别提取环缝前侧隧道断面和环缝后侧隧道断面；

S4、对环缝两侧的环缝前侧隧道断面和环缝后侧隧道断面进行点云去噪和拟合，计算椭圆参数，生成断面对应的椭圆模型；

S5、将同一个环缝两侧环缝前侧隧道断面和环缝后侧隧道断面的点云数据基于相应椭圆模型的几何中心坐标进行套合，计算每个角度位置的断面点相对于几何中心的径向差，得到每处位置的错台量。

所述识别盾构隧道管片的环缝位置，包括：

S21、生成盾构隧道结构的点云数据对应的全景正射影像图；

S22、利用基于深度学习理论的环缝识别技术识别标记正射影像图中的环缝位置。

所述利用基于深度学习理论的环缝识别技术识别标记正射影像图中的环缝位置，包括：

S221、获取隧道内衬表面的正射影像图，作为样本数据；

S222、根据需求对正射影像图中所要识别的特征进行标注，通过框选的方式，确定环缝在原图的坐标；