【技术实现步骤摘要】
一种基于三维激光扫描技术的盾构渣土防超排预警方法
[0001]本专利技术属于盾构隧道施工
，涉及一种基于三维激光扫描技术的盾构渣土防超排预警方法。
技术介绍
[0002]盾构渣土超排容易导致土仓压力降低，进而引发地层产生地层较大沉降乃至失稳，由此引发盾构施工安全风险。目前针对盾构渣土超排预警并没有较好的方法，大多数是采用在传送带机或渣土车底部安装称重系统，以此来计算渣土排出量。由于盾构掘进过程中，以渣土改良为目标会往刀盘前方和土仓内注入水和膨润土等改良剂，且受开挖面地层前方地下水的影响，通过质量衡量排土量也存在误差较大。另外，渣土掉落至传送带上及渣土车对底座上称重系统的冲击力，对称重系统的损耗很大。采用称重系统对排出渣土进行监测效果往往不好，同时由于仪器容易损坏，频繁更换仪器导致渣土称重方法很难有效的应用于现场。由于三维激光扫描技术及计算机技术迅速发展，三维激光扫描具有非接触测量、效率高、准确率高等优势，因此将三维激光扫描技术运用到渣土体积测量上。专利“CN201922463356.X”提出一种采用三维激光扫描技术对传...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于三维激光扫描技术的盾构渣土防超排预警方法，其特征在于，包括：步骤1，通过三维激光扫描仪对现场空载的盾构机水平传送带进行扫描，得到空载状态下传送带的点云数据；步骤2，在超排预警时段内，通过三维激光扫描仪对现场盾构机水平传送带上的渣土进行扫描，得到渣土表面的点云数据；步骤3，根据三维激光扫描仪的扫描频率、盾构机水平传送带的运动速度、传送带的点云数据以及超排预警时段内的每次扫描渣土表面的点云数据，计算盾构机在超排预警时段内实际排出的渣土体积V
a
；步骤4，根据盾构机实际排出的渣土体积V
a
是否超出理论排出的渣土体积范围[Q
min
,Q
max
]，判断盾构机在超排预警时段Δt内是否超排；其中，所述理论排出的渣土体积范围，根据盾构机的设备参数计算得到。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3的具体计算方法为：步骤A2.1，根据扫描传送带的点云数据，获得垂直于传送带运动方向的传送带轮廓曲线f1(x,y,z)；步骤A2.2，根据每次扫描的渣土表面的点云数据，建立每次扫描对应的、垂直于传送带运动方向的渣土截面轮廓曲线f2(x,y,z)；步骤A2.3，根据曲线f1(x,y,z)与曲线f2(x,y,z)以及扫描周期，计算每次扫描的渣土截面面积其中积分的上下限分别为曲线f2(x,y,z)
‑
f1(x,y,z)在x轴方向的最大值和最小值；步骤A2.4，计算传送带在三维激光扫描仪的扫描周期内的运动位移s
i
＝v/f；步骤A2.5，计算盾构机在超排预警时段Δt内实际排出的渣土体积其中m为三维激光扫描仪在超排预警时段Δt内扫描渣土的次数，且有m＝Δt*f。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3的具体计算方法为：步骤B2.1，根据扫描传送带的点云数据，建立垂直于传送带运动方向的传送带轮廓曲线f1(x,y,z)，并基于传送带轮廓相同得到超排预警时段内的传送带曲面F1(x,y,z)；步骤B2.2，根据超排预警时段内的所有渣土表面的点云数据，建立超排预警时段内的渣土表面曲面F2(x,y,z)；步骤B2.3，根据曲面F1(x,y,z)与曲面F2(x,y,z)计算盾构机在超排预警时段内实际排出的渣土体积其中，x∈[x
min
,x
max
]，y∈[vt0,vt1]，x
min
和x
max
分别为传送带的两侧x坐标，v为传送带的运动速度，t0和t1分别为超排预警时段的起止时间。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3采用两种不同的方法计算盾构机在超排预警时段内实际排出的渣土体积1V
a
、2V
a
，然后取平均值作为盾构机在超排预警时段内最终实际排出的渣土体积：第一种计算盾构机在超排预警时段内实际排出的渣土体积的方法为：步骤A2.1，根据扫描传送带的点云数据，建立垂直于传送带运动方向的传送带轮廓曲
线f1(x,y,z)；步骤A2.2，根据每次扫描的渣土表面的点云数据，建立每次扫描对应的、垂直于传送带运动方向的渣土截面轮廓曲线f2(x,y,z)；步骤A2.3，根据曲线f1(x,y,z)与曲线f2(x,y,z)以及扫描周期，计算每次扫描的渣土截面面积其中积分的上下限分别为曲线f2(x,y,z)
‑
f1(x,y,z)在x轴方向的最大值和最小值；步骤A2.4，计算传送带在三维激光扫描仪的扫描周期内的运动位移s
【专利技术属性】
技术研发人员：王树英，周子豪，刘霆宇，潘秋景，傅金阳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。