申请/专利权人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司

申请日：2021-09-23

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN113970291B

主分类号：G01B11/00

分类号：G01B11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2022.02.15#实质审查的生效;2022.01.25#公开

摘要：本发明提供一种基于三维激光扫描的地下洞室围岩超欠挖量的快速测量方法，所述方法包括：使用三维激光扫描仪对地下洞室开挖围岩进行多次扫描，收集开挖岩壁的点云数据；对扫描获取的点云进行除噪、拼接、合并处理，建立地下洞室轮廓完整的点云数据；对处理后的点云数据进行模型重构处理，获得洞室开挖岩壁的真实的三维模型；以及采用积分方式获得围岩超欠挖量，即将洞室模型沿洞轴线离散成各个微小洞段，总超欠挖量等于所有微小洞段超欠挖量的累积和。本发明利用高精度扫描仪来快速测量地下洞室施工过程围岩超欠挖的方法，能够解决传统方法对洞室围岩超欠挖量的测量耗时耗力且精度低的问题。

主权项：1.一种基于三维激光扫描的地下洞室围岩超欠挖量的快速测量方法，其特征在于：所述基于三维激光扫描的地下洞室围岩超欠挖量的快速测量方法包括如下步骤：步骤1、使用三维激光扫描仪对地下洞室开挖围岩进行多次扫描，收集开挖岩壁的点云数据；步骤2、对扫描获取的点云进行除噪、拼接、合并处理，建立地下洞室轮廓完整的点云数据；步骤3、对处理后的点云数据进行模型重构处理，获得洞室开挖岩壁的真实的三维模型；步骤4、采用积分方式获得围岩超欠挖量，即将洞室模型沿洞轴线离散成各个微小洞段，总超欠挖量等于所有微小洞段超欠挖量的累积和；步骤4中，对于每一个微小洞段，其超欠挖量ΔV可以用下式计算：ΔV＝ΔZ∑ΔS1式中，ΔZ表示微小洞段的长度，ΔS表示微小洞段特征断面的超欠挖面积的微分；其中：ΔS可用下式求解： 式中Δl1、Δl2分别表示洞室设计和实际开挖轮廓线的任意微小弧长；Dθ表示设计轮廓线到实际开挖轮廓线之间的距离，当实际开挖轮廓线在设计轮廓线以外时量值为正，代表超挖，在设计轮廓线以内时量值为负，代表欠挖；Δl1、Δl2可以用下式来求解Δl1＝Rθ*Δθ，Δl2＝Rθ+Dθ*Δθ3式中，Rθ表示角度为θ时该处设计轮廓线的半径值；则微小洞段特征断面的超欠挖面积S可以用下式来表示： 超欠挖量V可以进一步表示为： 因此，采用积分法即可求解超欠挖量： 式中，Z0表示开挖洞室的长度，Dθ表示设计轮廓线到实际开挖轮廓线之间的距离，当实际开挖轮廓线在设计轮廓线以外时量值为正，代表超挖，在设计轮廓线以内时量值为负，代表欠挖；Rθ表示角度为θ时该处设计轮廓线的半径值。

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权利要求：

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