[发明专利]一种地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法

说明书

本发明公开了一种地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法。它包括如下步骤，步骤一：现场踏勘；地质人员对地下洞室开挖面进行踏勘，初步掌握地质体的结构特征，规划扫描路线；步骤二：三维扫描；在手持式三维激光扫描仪开机时借助地质罗盘，使扫描仪获取相对空间方位信息；地质人员握持三维激光扫描仪，根据设定的路线，沿开挖面行走一遍，完成三维点云数据的采集工作；并提取扫描仪中的原始数据，备份保存；步骤三：数据预处理；步骤四：地质信息提取；步骤五：地质编录图处理。本发明具有提高地质编录工作的快捷性和智能化水平，节省时间、人力，提高编录成果的精度和准确性，对围岩结构面发育的解析效果好，减少作业风险，过程可追溯的优点。

技术领域

本发明涉及地下工程领域，更具体地说它是一种地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法。

背景技术

地下开挖工程的地质编录是掌握地质体结构的重要手段，为工程建设的设计和施工提供基础地质资料。工程建设过程中，为了施工安全，地质人员需要在短时间内完成工程开挖面的地质编录工作，以及时提供洞室围岩支护方案基础资料。目前，地下洞室的地质编录工作主要采用传统方法，即通过地质罗盘测量岩体结构面的产状，皮尺测量结构面迹线的起止点，人工描述结构面的地质性状等，然后在米格纸上根据测量的数据绘制开挖面的编录图，最后在室内利用制图软件将编录图绘制为矢量数字图形。这种方法的主要缺点为：(1)现场编录工作强度大，一个人难以完成从测量、记录到绘制的整个流程，需多人协同工作；(2)现场及室内处理花费时间长，现场需要完成测量描述、编录图绘制、地质信息记录等工作，无法直接获得数字化的成果，还需要室内二次转录和绘图，总体工作花费时间长且存在一定程度上的重复工作；(3)地下开挖工程施工现场条件复杂，粉尘、岩爆、施工机械的运作等都可能对地质人员的身体健康、生命安全造成威胁。

考虑到上述问题，近几年研究借助三维激光扫描仪、全站仪等设备进行地下开挖工程的地质编录工作，通过设备获取地质要素的空间三维坐标，再进行地质要素的性状编录，其现场工作量依旧巨大，且由于光的直线传播性，在洞室形态不规则的情况下，使用架站式激光扫描仪和全站仪通过单一测量站点无法完成整个地下洞室的编录工作，需要多次移动设备，重新架设测量站点，以获取完整三维空间信息数据。所以，有必要研究新方法进行地下洞室的三维空间信息获取，以提高地质编录工作的快捷性和智能化水平。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法，提高地质编录工作的快捷性和智能化水平，节省时间、人力，提高编录成果的精度和准确性，对围岩结构面发育有更好的解析效果，减少作业风险，过程可追溯；解决地下开挖工程岩质洞室地质编录工作量大、人员需求多、耗时长的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种地下开挖工程岩质洞室的地质编录方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：现场踏勘；

地质人员对地下洞室开挖面进行踏勘，初步掌握地质体的结构特征，规划扫描路线；扫描路线规划应满足以下需求：应尽量通过一回次扫描作业完成对整个工作区域的扫描操作，以减少后续三维点云数据的拼接工作量；应对开挖面进行来、回两次信息采集，以保证三维激光点云和全景影像的覆盖率；

步骤二：三维扫描；

手持式三维激光扫描仪基于SLAM算法，以设备自身为参照获取三维激光点云；在一般的测绘工作中，需要3个以上的控制点对点云进行校正，以确定三维点云的空间坐标。而对于地质编录工作，更关注地质要素的空间方位和相对位置关系，因此，在现场条件不允许的情况下，可省略对控制点的设定和测量工作。在手持式三维激光扫描仪开机时借助地质罗盘等设备，使扫描仪获取相对空间方位信息，也能满足地质编录的需求；

设备开机后，握持三维激光扫描仪，根据现场踏勘时设定的路线，围着开挖面行走一遍，即可完成三维点云数据的采集工作；由于手持式三维激光扫描仪数据采集范围是前方270°×360°的空间范围，采集范围应适当扩大，以保证对整个地质编录目标的采集。