【技术实现步骤摘要】
一种数字化钻爆开挖系统和开挖方法
[0001]本专利技术涉及一种数字化钻爆开挖系统及开挖方法，属于隧道工程建设领域。
技术介绍
[0002]隧道钻爆法机械化施工是保证施工质量、减轻作业人员劳动强度的需要，能减少隧道施工群死群伤事故，提高隧道施工安全性，能减少隧道施工作业人员，减少日益紧张的人力需求，是保证施工进度的重要措施。隧道智能装备是实现隧道智能建造的核心，不仅要施工装备机械化，而且要智能机械化，才能实现设计、施工和评价的工作目标，才能满足新工法、新理论和新目标的要求。因此，装备厂家必须要围绕隧道智能建造来研制智能化装备，实现地质数据的采集、施工数据的存储与装备少人无人化控制，打造更安全、更高效、更可靠、更智能，更经济的系列化隧道智能施工装备。
[0003]目前隧道施工机械化、智能化水平落后，现场管理自由度高、效率低，不利于隧道安全保障及施工效率提升，尤其是钻爆开挖作业，钻爆方案更新不及时，超欠挖控制差。为此，行业内多家单位开展了相关尝试，比如专利号为201810868924.1的专利提出一种基于BIM隧道超欠挖...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种数字化钻爆开挖方法，其特征在于，所述方法包括：根据上一循环钻爆后的隧道超欠挖结果及隧道围岩等级，修正下一循环钻爆方案；根据修正后的钻爆方案实施钻爆；循环上述步骤，直至设定循环次数用尽。2.根据权利要求1所述的数字化钻爆开挖方法，其特征在于，所述隧道超欠挖结果通过下述方法计算获取：扫描隧道轮廓，获取超欠挖扫描点云数据；对超欠挖扫描点云数据进行分析处理，得到隧道爆破后三维点云数据；将隧道爆破后三维点云数据与隧道设计三维点云数据进行对比，计算获取当前隧道超欠挖结果。3.根据权利要求2所述的数字化钻爆开挖方法，其特征在于，所述隧道设计三维点云数据利用隧道设计轴线、轮廓线生成。4.根据权利要求1所述的数字化钻爆开挖方法，其特征在于，所述隧道围岩等级的划分方法包括：依据凿岩台车掌子面网格块中爆破孔掌子面坐标及实时钻进参数确定待钻爆开完隧道围岩位置；根据所述隧道围岩位置处的围岩抗钻系数确定隧道围岩等级。5.根据权利要求1至4任一项所述的数字化钻爆开挖方法，其特征在于，所述方法还包括：利用网格划分单元对超欠挖结果进网格划分，获取超、欠挖网格块中心三维坐标。6.根据权利要求5所述的数字化钻爆开挖方法，其特征在于，利用如公式(1)所示的爆破模型修正钻爆方案：Y
i
(M
i
，N
i
)＝F
i
(X
i
‑1，Z
i
‑1)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，i为循环序号；Y
i
(
·
)表示第i次循环的钻爆方案；M
i
表示第i次循环对应的炮眼参数；N
i
表示第i次循环对应的装药参数；X
i
‑1表示第i
‑
1次循环的隧道超欠挖结果；Z
i
‑1表示第i
‑
1次循环的隧道围岩等级；F
i
(
·
)表示第i次循环钻爆方案调整策略；X
i
‑1＝F
i
‑1(超挖网格块中心坐标C
i
‑1，欠挖网格块中心坐标Q
i
‑1)；Z
i
‑1＝F
i
‑1(掌子面网格块中心坐标W
i
‑1，钻进参数P
i
‑1)；M
i
＝F
i
(炮眼数量n，炮眼直径φ，炮眼前端面坐标B
q
，炮眼后端面坐标B
h
)；N
i
＝F
i
(炸药库B
s
，装药方式δ，装药系数ξ，装药密度ρ)；对于第i次循环对应的炮眼参数M
i
采用下述方法进行修正：炮眼数量n保持不变；对于每个炮眼，选择距离炮眼前端面圆心最近的网格块坐标W
i
‑1对应的抗钻系数f
i
，计算第i次循环对应的炮眼直径φ
i
＝AVERAGE(f
ij
*φ
i
‑1/f
ij
‑1)，其中，j为当前循环下炮眼序号，j＝1，2，3
……
n；f
ij
为第i次循环第j个炮眼的抗钻系数；f
ij
‑1为第i次循环第j
‑
1个炮眼的抗钻系数；φ
i
‑1为第i
‑
1次循环对应的炮眼直径；若炮眼类型为周边孔，则第i次循环第j个炮眼的炮眼前端面坐标B
qij
和炮眼后端面坐标B
hij
的X轴坐标通过下式计算获取：x
ij
＝x
i
‑
1j
+L，式中，x
i
‑
1j
为第i
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：郭英训，黄建华，刘汉光，周忠尚，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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