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隧道洞口截水沟智能选线方法和存储介质技术

技术编号:41318556 阅读:4 留言:0更新日期:2024-05-13 14:59
本发明专利技术涉及隧道施工技术领域,并公开了一种隧道洞口截水沟智能选线方法和存储介质,该隧道洞口截水沟智能选线方法的步骤包括:采集隧道洞口处的地形数据,依据隧道洞口处的地形数据建立隧道洞口的三维坐标系;依据三维坐标系为基础建立在隧道洞口的三维数字地形模型;采集二维边仰坡开挖边界线坐标,依据二维边仰坡开挖边界线坐标获取二维截水沟参考线;依据二维截水沟参考线以及三维数字地形模型获取设计起点以及多个初始控制点;采用第一算法将各初始控制点修正为中心线控制点,以平滑路径依次连接设计起点以及各中心线控制点,获取截水沟最优中心线,路线的精度得到了进一步的优化,对施工的指导作用较强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隧道施工,特别涉及一种隧道洞口截水沟智能选线方法和存储介质


技术介绍

1、截水沟是铁路工程隧道洞口的施工中最先进行的工程,截水沟用于拦截和排除顺山坡而下冲向隧道洞口的地表水,保护边坡和隧道洞口不受水流冲刷,保证了隧道施工过程中的安全以及洞口的稳定性。因此,截水沟必须具有足够的截排水能力,以满足隧道洞口的排水要求。

2、现有截水沟选线设计主要是通过设计人员在cad中手动根据等高线选坐标点,并连接生成截水沟中心线。依据上述设计方法,设计人员在选坐标点时,位置随机且相邻的坐标点差距大,导致得到的截水沟中心线并非最优解,加之平面设计的截水沟位置无法提供精准的空间坐标,施工单位在施工时定位困难,易造成多余的开挖和回填。

3、因此,如何提高截水沟中心线的精度成为了亟待解决的重要工程问题。


技术实现思路

1、本专利技术的主要目的是提供一种隧道洞口截水沟智能选线方法和存储介质,旨在提高截水沟中心线的精度。

2、为实现上述目的,本专利技术提出的隧道洞口截水沟智能选线方法的步骤包括:

3、采集隧道洞口处的地形数据,依据隧道洞口处的地形数据建立隧道洞口的三维坐标系;

4、依据所述三维坐标系为基础建立在所述隧道洞口的三维数字地形模型;

5、采集二维边仰坡开挖边界线坐标,依据二维边仰坡开挖边界线坐标获取二维截水沟参考线;

6、依据所述二维截水沟参考线以及三维数字地形模型获取设计起点以及多个初始控制点;

7、采用第一算法将各所述初始控制点修正为中心线控制点;

8、以平滑路径依次连接所述设计起点以及各所述中心线控制点,获取截水沟最优中心线。

9、可选地,所述依据所述二维截水沟参考线以及三维数字地形模型获取设计起点以及多个初始控制点的步骤包括:

10、将二维截水沟参考线输入所述三维数字地形模型中,获取三维截水沟参考线,并以三维截水沟参考线高程最大的点作为所述设计起点;

11、将二维截水沟参考线分割为多段,以各分割点为所述初始控制点。

12、可选地,所述采用第一算法将各所述初始控制点修正为中心线控制点的步骤包括:

13、连接所述设计起点和与之相邻的初始控制点为起始线段,连接各相邻的两所述初始控制点,形成截水沟初始中心线,所述截水沟初始中心线包括所述起始线段;

14、判断所述起始线段是否符合坡度要求;

15、根据所述起始线段的坡度要求判断结果修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点;

16、连接所述中心线控制点以及与所述中心线控制点相邻的远离所述设计起点的初始控制点为过渡线段;

17、判断所述过渡线段是否符合坡度要求,以修正与所述中心线控制点相邻的初始控制点为另一中心线控制点;

18、获取多个中心线控制点。

19、可选地,所述判断所述起始线段是否符合坡度要求的步骤包括:

20、计算确定截水沟沟底的纵坡的坡度以及坡度最大值;

21、分别计算位于所述设计起点两侧的所述起始线段的沟底纵坡坡度;

22、比较截水沟的纵坡坡度与所述设计起点的纵坡坡度以及坡度最大值的大小。

23、可选地,所述根据所述起始线段的坡度要求判断结果修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

24、若所述起始线段符合坡度要求,以所述与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点;

25、若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点。

26、可选地,所述若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

27、以所述初始控制点设定搜索区域;

28、在所述搜索区域内随机生成多个第一搜索点;

29、在所述设计起点与所述第一搜索点的连线符合坡度要求的前提下,计算各所述第一搜索点与所述截水沟初始中心线之间的水平距离,其中,水平距离最小值所对应的第一搜索点的位置为第一最优控制点。

30、可选地,所述若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

31、使各所述第一搜索点朝所述第一最优控制点移动,一一对应生成移动后的第二搜索点;

32、比较各所述第一搜索点以及各所述第一搜索点移动后生成的第二搜索点与所述截水沟初始中心线之间的水平距离,取其中最小的水平距离所对应的位置为第二最优控制点。

33、可选地,所述若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

34、使每一所述第二搜索点朝随机的任一所述第二搜索点进行移动,并一一对应生成多个第三搜索点,或使所述第二最优控制点向任一方向进行移动;

35、比较各所述第二搜索点以及各所述第二搜索点移动后生成的第三搜索点与所述截水沟初始中心线之间的水平距离,或比较所述第二最优控制点以及其向任一方向移动后的位置与所述截水沟初始中心线之间的水平距离,并取其中最小的水平距离所对应的位置为第三最优控制点。

36、可选地,所述若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

37、对所述第三最优控制点进行多次迭代;

38、取迭代完成后的与截水沟初始中心线之间的水平距离最小的第三最优控制点为所述中心线控制点。

39、为实现上述目的,本专利技术还提出一种存储介质,所述存储介质上存储有截水沟智能选线设计程序,所述截水沟智能选线设计程序被处理器执行时实现如上述的隧道洞口截水沟智能选线方法的步骤。

40、在本专利技术的技术方案中,相较人为选择坐标点确定截水沟中心线而言,本专利技术通过第一算法将原本用于确定截水沟中心线的初始控制点进行位置修正,一一对应生成位置更为合理的中心线控制点,再将设计起点与各中心线控制点以平滑路径依次连接,即可得到修正后的截水沟最优中心线,该截水沟中心线由精确的中心线控制点所得到,其路线的精度得到了进一步的优化,对施工的指导作用较强,能够减少施工过程中造成的多余开挖和回填,提高工程效率,节约工程开销。

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【技术保护点】

1.一种隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述隧道洞口截水沟智能选线方法的步骤包括:

2.如权利要求1所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述依据所述二维截水沟参考线以及三维数字地形模型获取设计起点以及多个初始控制点的步骤包括:

3.如权利要求1所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述采用第一算法将各所述初始控制点修正为中心线控制点的步骤包括:

4.如权利要求3所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述判断所述起始线段是否符合坡度要求的步骤包括:

5.如权利要求3所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述根据所述起始线段的坡度要求判断结果修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

6.如权利要求5所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

7.如权利要求6所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

8.如权利要求7所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

9.如权利要求8所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

10.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质上存储有截水沟智能选线设计程序,所述截水沟智能选线设计程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的隧道洞口截水沟智能选线方法的步骤。

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【技术特征摘要】

1.一种隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述隧道洞口截水沟智能选线方法的步骤包括:

2.如权利要求1所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述依据所述二维截水沟参考线以及三维数字地形模型获取设计起点以及多个初始控制点的步骤包括:

3.如权利要求1所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述采用第一算法将各所述初始控制点修正为中心线控制点的步骤包括:

4.如权利要求3所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述判断所述起始线段是否符合坡度要求的步骤包括:

5.如权利要求3所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述根据所述起始线段的坡度要求判断结果修正与所述设计起点相邻的初始控制点为一个中心线控制点的步骤包括:

6.如权利要求5所述的隧道洞口截水沟智能选线方法,其特征在于,所述若所述起始线段不符合坡度要求,则以第二算法...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭佳湄戴林发宝薛光桥陈韶平孙文昊刘先林杨剑何应道吴佳明杨辉
申请(专利权)人:中铁第四勘察设计院集团有限公司
类型:发明
国别省市:

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