[发明专利]一种隧道爆破质量评价及优化方法

说明书

本发明提出了一种隧道爆破质量评价及优化方法，用以解决现有爆破质量评价方法精度低，评价因素不够全面的问题。本发明的步骤为：在上一个爆破断面与当前爆破断面的分界线处设置标靶；三维扫描获取上一个和当前的爆破断面之间以及当前爆破断面的三维点云数据；预处理；计算爆破后隧道超欠挖量；通过圆的参数方程拟合经过标靶的切面，计算得到爆破进尺；计算当前爆破断面的不平整度；对上一个断面的爆破质量进行评估，优化当前爆破断面的钻孔布置及炸药量填充。本发明全面考虑了影响爆破质量的各个评价因素，并对每个评价因素进行量化计算，获取每个评价因素对判断爆破质量的评价得分，便于工程技术人员分析各个评价因素对判断爆破质量的影响程度。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工的技术领域，尤其涉及一种隧道爆破质量评价及优化方法。

背景技术

隧道钻爆法施工作业通过凿岩台车在掌子面钻孔，随后在钻孔中装填炸药起爆，形成岩渣，最终通过装载车运出岩渣，至此完成隧道一环的爆破开挖作业。当前，钻爆法在隧道爆破施工过程中面临着爆破超欠挖、爆破进尺不足、爆破断面不平整等严峻问题。其中，超欠挖导致爆破开挖的经济性大大降低；爆破进尺不足影响爆破开挖的进度；当前爆破断面的不平整导致后续布孔、开挖困难等问题。因而，爆破质量的准确评价对于提高开挖质量、指导后续开挖作业、加快工程建设进度、提高建设质量和经济性具有至关重要的意义。

然而，在钻爆法施工作业中，各个工序衔接紧密，且由于不同施工人员之间操作习惯不一致，导致爆破质量评价存在极大的难度。现有爆破质量评价方法采用抽样测量超欠挖量的方式进行评价，这种评价方法一方面难以达到准确的评价效果，另一方面未考虑爆破断面的不平整度、爆破进尺对爆破质量的影响，故而不能形成有效的爆破质量评价体系用于指导钻爆法施工作业。

因此，爆破质量的准确评价需要全面考虑影响爆破质量的各个评价因素，通过运用现代测绘技术、人工智能、大数据处理等技术手段，形成一种准确量化的爆破质量评价方法，从而提高开挖质量、优化指导后续开挖作业。

发明内容

针对现有爆破质量评价方法精度低，评价因素不够全面的技术问题，本发明提出一种隧道爆破质量评价及优化方法，通过综合考虑超欠挖量、爆破进尺及爆破断面的不平整度对爆破质量评价的影响，实现了爆破质量的全面量化准确评估。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道爆破质量评价及优化方法，其步骤如下：

步骤S1：在上一个爆破断面与当前爆破断面的分界线处设置标靶；

步骤S2：利用全站式扫描仪对当前爆破断面及其隧道轮廓进行三维扫描，获取上一个和当前的爆破断面之间三维点云数据以及当前爆破断面的三维点云数据；

步骤S3：对步骤S2所得的三维点云数据进行预处理，获取预处理后两个爆破断面之间隧道实际轮廓及当前爆破断面的点云数据；

步骤S4：根据步骤S3中预处理后两个爆破断面之间隧道实际轮廓和隧道设计轮廓的点云数据，计算爆破后隧道超欠挖量；

步骤S5：根据两个爆破断面分界线处标靶的大地绝对坐标及隧道中轴线坐标，通过圆的参数方程拟合经过标靶的切面，并计算切面内所有点云与当前隧道爆破断面内点云数据间距离的平均值，得到爆破进尺；

步骤S6：根据步骤S3中预处理后当前爆破断面的点云数据、步骤S1中两个爆破断面分界线处标靶的大地绝对坐标、步骤S5中爆破进尺及隧道中轴线坐标，计算当前爆破断面的不平整度；

步骤S7：根据隧道超欠挖量、当前爆破断面的不平整度以及爆破进尺，对上一个断面的爆破质量进行评估，优化当前爆破断面的钻孔布置及炸药量填充。

所述步骤S3中预处理包括降噪和空洞插值处理，实现步骤如下：

S3.1，利用统计均值滤波对三维点云数据进行降噪处理，剔除边缘噪点和孤立点云；