[发明专利]车载式隧道全空间裂隙网络检测成像与预警系统及方法

摘要

本发明公开了一种车载式隧道全空间裂隙网络检测成像与预警系统及方法，包括：承载车、中央电脑分析系统、综合地质信息快速采集系统、地质雷达检测系统以及不良地质预警系统；中央电脑分析系统、综合地质信息快速采集系统、地质雷达检测系统以及不良地质预警系统均设置在承载车上，综合地质信息快速采集系统、地质雷达检测系统以及不良地质预警系统分别与中央电脑分析系统连接。本发明有益效果：采用车载操作，效率更高，更安全，更方便；集激光扫描与数码扫描于一体，综合了两种扫描系统的优点，多元化数据采集与校核，提高了数据采集的准确性，更符合实际情况。

主权项

1.一种车载式隧道全空间裂隙网络检测成像与预警系统，其特征是，包括：承载车、中央电脑分析系统、综合地质信息快速采集系统、地质雷达检测系统以及不良地质预警系统；中央电脑分析系统：用于接收综合地质信息快速采集系统和地质雷达检测系统的数据并进行分析；并将分析结果反馈给不良地质预警系统；所述综合地质信息快速采集系统用于快速扫描隧道周壁与掌子面多元裂隙网络信息，并把图像数据传送到中央电脑分析系统进行分析；所述地质雷达检测系统用于对检测到的裂隙切割破碎严重区域或存在异常区域的进行自动探测，探测数据传送到中央电脑分析系统进行分析；所述地质雷达检测系统包括地质雷达以及可伸缩旋转式雷达支撑；所述可伸缩旋转式雷达支撑固定在承载车上，所述地质雷达固定在可伸缩旋转式雷达支撑上，并与中央电脑分析系统连接；所述不良地质预警系统用于接收中央电脑分析系统的指令，对存在不良地质赋存特征的区域发出预警信息；所述中央电脑分析系统、综合地质信息快速采集系统、地质雷达检测系统以及不良地质预警系统均设置在承载车上，综合地质信息快速采集系统、地质雷达检测系统以及不良地质预警系统分别与中央电脑分析系统连接；中央电脑分析系统接收综合地质信息快速采集系统和地质雷达检测系统的数据，通过基于多元反馈信息融合与修正的二维或者三维自适应裂隙网络重构系统，所述重构系统对扫描数据进行处理分析，提取出各裂隙迹线的位置坐标，然后基于概率统计的方法，对裂隙参数的分布进行分析，生成具体的几何参数，并通过具体的几何参数，将隧道裂隙网络分布显示出来；通过基于结构面分级特征与聚类分组算法，将裂隙密集度高的结构面定义为I~II级结构面，裂隙随机分布的结构面定义为III~V级结构面，建立二维或者三维隧道全空间裂隙分布图；中央电脑分析系统对于裂隙分布图像闭合曲线区域以及裂隙切割破碎严重区域，通过自带可伸缩旋转雷达检测系统检测该区域地下水赋存特征、岩体切割破碎特征；在此过程中若出现不良地质赋存特征区域，不良地质预警系统将发出预警；所述综合地质信息快速采集系统包括：掌子面探测头、拱顶探测头、拱肩探测头以及侧壁探测头；所述掌子面探测头设置在承载车的车辆前端，拱顶探测头设置在承载车的车辆顶部，拱肩探测头设置在承载车的车辆肩两侧部，侧壁探测头分别设置在承载车的车辆左右两侧；所述掌子面探测头、拱顶探测头、拱肩探测头以及侧壁探测头分别与中央电脑分析系统连接；所述每个探测头均包括若干激光扫描仪和若干高速摄像仪；所述激光扫描仪和高速摄像仪在探测头的圆形端面交错布置，其连线构成与探测头圆形端面同心的圆形；其工作方法包括以下步骤：A.打开承载车前方掌子面探测头，扫描掌子面地质情况；B.掌子面扫描完毕后，关闭掌子面探测头，打开拱顶、拱肩和侧壁探测头，开始扫描隧道周壁地质情况，此时承载车以一定速度沿着隧道移动，这样便可获取一定范围内的隧道采集信息；C.中央电脑分析系统接收扫描数据，通过数据多元信息融合的二维、三维自适应裂隙网络重构系统，形成二维或三维隧道全空间裂隙分布图像；中央电脑分析系统接收扫描数据，通过基于多元反馈信息融合与修正的二维或者三维自适应裂隙网络重构系统，所述重构系统对扫描数据进行处理分析，提取出各裂隙迹线的位置坐标，然后基于概率统计的方法，对裂隙参数的分布进行分析，生成具体的几何参数，并通过具体的几何参数，将隧道裂隙网络分布显示出来；通过基于结构面分级特征与聚类分组算法，将裂隙密集度高的结构面定义为I~II级结构面，裂隙随机分布的结构面定义为III~V级结构面，建立二维或者三维隧道全空间裂隙分布图；D.中央电脑分析系统对于裂隙分布图像闭合曲线区域以及裂隙切割破碎严重区域，通过自带可伸缩旋转雷达检测系统检测该区域地下水赋存特征、岩体切割破碎特征；在此过程中若出现不良地质赋存特征区域，中央电脑内置预警系统将发出预警。