隧道掌子面围岩结构数字化获取与信息表征方法及工程应用
本文选题:红外摄影 + 图像处理 ; 参考:《山东大学》2017年硕士论文
【摘要】:隧道及地下工程中,岩体的稳定性分析与质量评价是岩土工程设计规划与安全施工过程中的重要一环,而岩体地质信息是进行岩体稳定性分析和安全评价地基础。传统的岩体信息采集方法面临着不及时、效率低等问题,而新兴的岩体结构面信息数字化获取方法在岩体地质信息采集过程中具有方便快速、便于数据保存等明显优势。但在获取过程中也面临着隧道洞室光线昏暗、多尘等恶劣环境条件的困扰,造成无法获取较清晰的结构信息图像。面对以上相关问题,通过研究优化岩体结构面信息获取及提取分析方法,为隧道等工程的施工设计提供有力保障。(1)研究总结了隧道复杂环境条件下采集设备环境敏感性及岩体结构面最佳采集模式。以隧道昏暗、粉尘环境为基础,运用环境监测仪器实现现场环境温湿度、亮度、粉尘浓度参数定量化,分别控制光照强度及粉尘浓度为单一变量,试验分析采集设备在不同粉尘浓度和不同光照强度下的最佳采集模式及环境敏感性程度。并通过理论分析及现场试验论证近红外光线成像技术在克服隧道恶劣环境的可行性,确定了最佳红外获取波段。(2)运用数码图像处理技术,研究岩体图像的增强及信息获取。利用点运算层次的图像灰度变换处理及直方图均衡化研究了掌子面图像对比度增强方式;利用群运算层次的空域滤波增强方法实现岩体图像噪声去除,最终完成图像质量增强,凸显岩体结构面信息特征。在结构面信息提取方向,实践了多种边缘检测方法,并根据检测边缘完成了自动及手动修正,实现结构面边缘的提取。(3)通过图像特征提取技术,完成岩体结构面长度、宽度、倾角基本信息统计分析,并以隧道径向RQD为基础构建隧道岩体空间各向异性评价体系,实现围岩空间结构特性划分,为围岩锚固支撑相关参数。(4)利用MATLAB编程语言建立地下工程岩体信息快速编录及围岩分级软件系统。基于图像处理技术,实现了隧道掌子面岩体图像增强、地质信息提取与统计分析、引入岩石力学进行围岩快速分级、利用隧道径向RQD建立隧道空间各向异性评价体系等功能实现,并依托济南浆水泉隧道完成了工程应用。
[Abstract]:In tunnel and underground engineering, the stability analysis and quality evaluation of rock mass is an important part in the process of design, planning and safe construction of geotechnical engineering, and the geological information of rock mass is the basis of rock mass stability analysis and safety evaluation. The traditional method of rock mass information acquisition is faced with problems such as untimely and low efficiency. However, the new digital acquisition method of rock mass structure plane information has obvious advantages in the process of rock mass geological information collection, such as convenience, rapidity and data preservation. However, in the process of acquisition, the tunnel also faces dark light, dusty and other harsh environmental conditions, resulting in the lack of clear structure information images. In the face of the above problems, through the study of optimization of rock mass structure plane information acquisition and extraction analysis method, This paper studies and summarizes the environmental sensitivity of collecting equipment and the optimum acquisition mode of rock mass structure plane under the complicated environment of tunnel. Based on the dark tunnel and dust environment, the environmental monitoring instrument is used to quantify the parameters of temperature, humidity, brightness and dust concentration in the field, and to control the intensity of light and the concentration of dust as a single variable, respectively. The optimum collection mode and environmental sensitivity of the collection equipment under different dust concentration and different light intensity were analyzed. The feasibility of near infrared ray imaging technology in overcoming the bad environment of tunnel is proved by theoretical analysis and field test. The best infrared acquisition band is determined. Digital image processing technology is used to study the enhancement and information acquisition of rock mass images. The contrast enhancement method of palm face image is studied by using gray transformation and histogram equalization of point operation level, and the noise removal of rock mass image is realized by spatial filtering enhancement method of group operation level, and the image quality enhancement is finally completed. The information characteristics of rock mass structure plane are highlighted. In the direction of structure plane information extraction, several edge detection methods are put into practice, and the automatic and manual correction is completed according to the detection edge, and the extraction of structural plane edge is realized by means of image feature extraction technology, and the length and width of rock mass structural plane are completed. Based on the statistical analysis of the basic information of inclination angle, and based on the radial RQD of tunnel, the spatial anisotropy evaluation system of tunnel rock mass is constructed to divide the spatial structure characteristics of surrounding rock mass. For surrounding rock Anchorage bracing related parameters. 4) using MATLAB programming language to establish the software system of rapid cataloguing of rock mass information and classification of surrounding rock mass in underground engineering. Based on the image processing technology, the image enhancement of tunnel face rock mass, the extraction and statistical analysis of geological information, and the introduction of rock mechanics to the rapid classification of surrounding rock are realized. The function of tunnel spatial anisotropy evaluation system is established by using radial RQD of tunnel, and the engineering application of Jinan Jishuiquan tunnel is completed.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U452.12;TP391.41
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 ;隧道掌子面前方的地质预测[J];铁道建筑;1997年05期
2 靳柒勤;杨峰;;隧道掌子面稳定性刚体平动运动单元上限有限元分析[J];公路与汽运;2014年03期
3 李斌;;隧道掌子面地震动力响应特性及加固方法[J];现代隧道技术;2014年02期
4 段强;曹大明;贾延刚;;隧道掌子面画像处理系统的开发及其在工程中的应用[J];铁道勘察;2006年01期
5 叶英;王梦恕;;隧道掌子面地质信息数字编录识别技术研究[J];北京交通大学学报;2007年01期
6 黄平;方方;周建斌;李佳南;;基于隧道掌子面的放射性测量[J];中国科技信息;2007年14期
7 刘彦文;;隧道掌子面稳定的几种解析方法[J];中国科技信息;2014年11期
8 郭佳奇;乔春生;;岩溶隧道掌子面突水机制及岩墙安全厚度研究[J];铁道学报;2012年03期
9 李斌;漆泰岳;高波;;隧道掌子面稳定的判定方法研究[J];路基工程;2010年04期
10 孙谋;刘维宁;;高风险岩溶隧道掌子面突水机制研究[J];岩土力学;2011年04期
相关会议论文 前4条
1 张军伟;梅志荣;;全粘结型锚杆加固隧道掌子面强化机理研究[A];第九届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2010年
2 苏茂鑫;李术才;薛翊国;李貅;张庆松;;隧道掌子面前方低阻夹层的瞬变电磁探测研究[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
3 薛建;曾昭发;田钢;王者江;;地震和地质雷达方法探测隧道掌子面前方岩石结构[A];1998年中国地球物理学会第十四届学术年会论文集[C];1998年
4 马超锋;李晓;成国文;赫建明;;大跨度公路隧道围岩动态分级的Bayes优化[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
相关博士学位论文 前1条
1 冷彪;基于数码成像的隧道掌子面地质信息系统研究[D];西南交通大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 李凯;软弱围岩隧道掌子面稳定性及预支护受力特性研究[D];北京交通大学;2016年
2 黄皓;基于离散元法的富水软弱地层隧道掌子面稳定性研究[D];西南交通大学;2016年
3 易运洋;隧道掌子面失稳模式及超前锚杆加固机理的研究[D];天津大学;2014年
4 杨永轩;赣江过江盾构隧道掌子面稳定性分析[D];南昌大学;2016年
5 薛智文;高地应力软岩隧道掌子面前方岩体变形规律研究[D];兰州交通大学;2016年
6 张延欢;隧道掌子面围岩结构数字化获取与信息表征方法及工程应用[D];山东大学;2017年
7 魏琨;中山中路隧道掌子面稳定性与变形控制技术研究[D];重庆交通大学;2014年
8 王志;破碎岩体隧道掌子面破坏机理及加固措施研究[D];中南大学;2013年
9 周艺;隧道掌子面稳定性分析及其控制技术研究[D];西南交通大学;2010年
10 刘阳;软弱围岩隧道掌子面稳定性判别及变形控制技术[D];石家庄铁道大学;2014年
,本文编号:1948817
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/1948817.html