复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，包括：利用三维激光扫描装置获取第一时间段、第二时间段内，岩体内部空腔的三维点云数据；获取预设的联测校核点在第一时间段和第二时间段的外部联测坐标值和三维点云坐标值；根据外部联测坐标值和三维点云坐标值，修正第一时间段和第二时间段的三维点云数据；根据修正后的第一时间段和第二时间段的三维点云数据，确定岩体内部空腔的变形量。本发明专利技术结合联测校核点和外部联测方法将岩体深部的相对变形转换为基于外部变形基准点的绝对变形，从而建立岩体表部变形和深部变形之间的联系，提高岩体变形机理分析和变形性态分析的便捷性，可以快速、准确地获取岩体内部空间的变形量。内部空间的变形量。内部空间的变形量。

【技术实现步骤摘要】
复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法


[0001]本专利技术公开了一种复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，属于岩土工程


技术介绍

[0002]现有技术中对具有复杂空腔(如平硐、巷道等)的岩体内部进行变形监测时，其主要采用的方法包括光学测量方法(如交汇测量、导线测量、精密水准测量等)和电测传感器测量方法(如杆式位移计、钢丝水平位移计、静力水准等)。上述方法在地下空腔或通道形状复杂、条件恶劣时，其测量难度大、准确性较低，且其只能实现局部相对的变形监测，无法获得基于外部变形基准点的绝对位移，从而难以建立岩体表部变形和深部变形之间的联系，给岩体变形机理分析和变形性态分析带来了很大困难。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于，提供一种复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，以解决现有技术中的变形监测方法存在的难以建立岩体表部变形和深部变形之间的联系，导致岩体变形分析困难的技术问题。
[0004]本专利技术提供了一种复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，包括：
[0005]利用三维激光扫描装置获取第一时间段、第二时间段内，岩体内部空腔的三维点云数据；
[0006]获取预设的联测校核点在所述第一时间段和所述第二时间段的外部联测坐标值和三维点云坐标值；
[0007]根据所述外部联测坐标值和三维点云坐标值，修正所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据；
[0008]根据修正后的所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据，确定岩体内部空腔的变形量。
[0009]优选地，根据所述外部联测坐标值和三维点云坐标值，修正所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据，具体包括：
[0010]根据所述外部联测坐标值和三维点云坐标值，确定所述联测校核点的修正量；
[0011]根据所述联测校核点的修正量，修正所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据。
[0012]优选地，所述外部联测校核点包括一个校核基点和一个或多个联测控制标靶；
[0013]所述校核基点和所述联测控制标靶不共线且不共面。
[0014]优选地，根据修正后的所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据，确定岩体内部空腔的变形量，具体包括：
[0015]计算修正后的所述第一时间段的三维点云数据和所述第二时间段的三维点云数据之差，所得差值为所述岩体内部空腔的变形量。
[0016]优选地，根据修正后的所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据，确定岩体内部空腔的变形量之后，还包括：
[0017]获取岩体内部空腔内预设点云靶标位置处的变形量。
[0018]优选地，所述三维激光扫描装置为基于SLAM的三维激光扫描装置。
[0019]优选地，利用三维激光扫描装置获取第一时间段、第二时间段内，岩体内部空腔的三维点云数据，具体包括：
[0020]沿所述岩体内部空腔的延伸方向架设固定导轨，所述导轨位于所述空腔或通道内；
[0021]将所述三维激光扫描装置设置在驱动装置上；
[0022]在第一时间段及第二时间段内，所述驱动装置均带动所述三维激光扫描装置沿所述导轨往复一次，得到所述第一时间段、第二时间段内，岩体内部空腔的三维点云数据。
[0023]优选地，利用三维激光扫描装置获取第一时间段、第二时间段内，岩体内部空腔的三维点云数据，具体包括：
[0024]将所述三维激光扫描装置设置在无人机上；
[0025]在第一时间段及第二时间段内，所述无人机均沿所述岩体内部空腔的延伸方向往复一次，得到所述第一时间段、第二时间段内，岩体内部空腔的三维点云数据。
[0026]优选地，所述无人机外部设置有防撞保护架。
[0027]优选地，所述联测校核点设置于所述空腔的进口处。
[0028]本专利技术的复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：
[0029]本专利技术复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，结合联测校核点和外部联测方法将岩体深部的相对变形转换为基于外部变形基准点的绝对变形，从而建立岩体表部变形和深部变形之间的联系，提高岩体变形机理分析和变形性态分析的便捷性。
[0030]本专利技术主要采用的技术包括轨道移动或防撞无人机移动测量技术、免控制点的同步定位与测量技术(SLAM算法)、基于特定点点云位移分析的技术。通过将这三种技术的结合，可实现具有空腔或通道的岩土工程深部岩体变形、边坡工程内部岩体变形、复杂构筑物内部变形的快速非接触自动化监测。本专利技术能够实现岩体深部变形的非接触式和自动化监测，能够显著提高监测效率和降低监测安全风险，尤其适用于复杂、恶劣环境条件下工作和应急抢险工作，对推动工程安全监测技术发展有重要的意义。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例中复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法的概要流程示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例中复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法的详细流程图；
[0033]图3为本专利技术实施例中使用轨道移动扫描监测时，岩体内部空腔的结构示意图；
[0034]图4为图3中的a
‑
a剖面图；
[0035]图5为本专利技术实施例中使用无人机移动扫描监测时，岩体内部空腔的结构示意图；
[0036]图6为图5中的b
‑
b剖面图；
[0037]图7为本专利技术实施例中联测校核点的设置位置示意图。
[0038]图中1为空腔进口；2为导轨；3为空腔；4为空腔端部；5为移动设备连接架；6为步进电机；7为步进滑轮；8为导轨锚固段；9为三维激光扫描装置；10为导轨连接架；11为空腔边壁；12为无人机行进轨迹方向；13为无人机；14为防撞保护架；15为联测校核点；16为点云靶标。
具体实施方式
[0039]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。
[0040]如图1和图2所示，本专利技术实施例的复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，包括：
[0041]步骤1、利用三维激光扫描装置获取第一时间段、第二时间段内，岩体内部空腔的三维点云数据。本实施例中的空腔也可为通道。
[0042]本实施例中，在利用三维激光扫描装置获取三维点云数据之前，首先需要根据空腔或通道的分布情况、结构情况及安全性，结合监测目的，分析判断最佳的移动扫描方式，其中移动扫描方式包括轨道移动扫描方式和无人机移动扫描方式。
[0043](1)如果需要长期的周期性监测，首先应选择轨道移动扫描方式进行监测，在通道顶部布设插筋连接导轨，通过带有蓄电池和步进马达的驱动装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，其特征在于，包括：利用三维激光扫描装置获取第一时间段、第二时间段内，岩体内部空腔的三维点云数据；获取预设的联测校核点在所述第一时间段和所述第二时间段的外部联测坐标值和三维点云坐标值；根据所述外部联测坐标值和三维点云坐标值，修正所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据；根据修正后的所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据，确定岩体内部空腔的变形量。2.根据权利要求1所述的复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，其特征在于，根据所述外部联测坐标值和三维点云坐标值，修正所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据，具体包括：根据所述外部联测坐标值和三维点云坐标值，确定所述联测校核点的修正量；根据所述联测校核点的修正量，修正所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据。3.根据权利要求2所述的复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，其特征在于，所述外部联测校核点包括一个校核基点和一个或多个联测控制标靶；所述校核基点和所述联测控制标靶不共线且不共面。4.根据权利要求1所述的复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，其特征在于，根据修正后的所述第一时间段和所述第二时间段的三维点云数据，确定岩体内部空腔的变形量，具体包括：计算修正后的所述第一时间段的三维点云数据和所述第二时间段的三维点云数据之差，所得差值为所述岩体内部空腔的变形量。5.根据权利要求1所述的复杂地下空间的岩体深部变形非接触自动监测方法，其特征在于，根据修正后的所述第一时间段和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张群，张雷，高焕焕，周鹤翔，李俊，刘千驹，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：