隧道掌子面三維重建、預(yù)測的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、眾所周知，長大隧道往往是鐵路線路施工進(jìn)程中的控制性工程。在隧道地質(zhì)勘探過程中采用的多點(diǎn)采樣方式不能完全反映隧道開挖沿線復(fù)雜的地質(zhì)情況，從而造成隧道在施工過程中存在許多不確定因素(如暗河)。這些不確定因素常常成為制約整個隧道施工進(jìn)程的瓶頸。優(yōu)質(zhì)、高效、安全地進(jìn)行隧道施工，對加速整個隧道的施工進(jìn)程具有特別重要的意義。 本論文研究了建立隧道可視化三維模型和預(yù)測施工隧道前方的地質(zhì)狀況。建立隧道三維模型可以對隧道開挖部分的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析

2、，并從不同角度進(jìn)行觀察。同時提前預(yù)測預(yù)報施工隧道前方的地質(zhì)狀況，然后對取得的綜合資料進(jìn)行分析、研究、及時準(zhǔn)確地掌握隧道前方的地質(zhì)情況，提高施工過程中對地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)變能力，實(shí)現(xiàn)對隧道施工的信息化。 在研究過程中，研發(fā)了隧道掌子面地質(zhì)圖像處理系統(tǒng)。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通過現(xiàn)場采集地質(zhì)剖面圖像，得到巖體結(jié)構(gòu)面等信息，利用計算機(jī)圖像處理技術(shù)，提供三維可視化地質(zhì)圖像。在對這些圖像進(jìn)行處理后，完成對圖像特征(如紋理特征)數(shù)據(jù)的提取，根據(jù)各剖面圖像的相

3、對空間關(guān)系，利用相關(guān)的目標(biāo)對象信息進(jìn)行三維重建，最終形成完整的隧道三維結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對施工隧道前方一定范圍、一定距離內(nèi)的地質(zhì)狀況的預(yù)測。 本論文的主要研究內(nèi)容如下： 1、在對隧道掌子面圖像處理、三維重建及預(yù)測系統(tǒng)進(jìn)行可行性分析、需求分析的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和模塊功能的分析與設(shè)計； 2、根據(jù)隧道中不同掌子面上不同巖層的對應(yīng)關(guān)系，建立隧道可視化三維模型； 3、利用已有的隧道掌子面數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)隧道