[发明专利]综合城市建筑信息和地层结构的盾构隧道施工预警方法

权利要求书

1.综合城市建筑信息和地层结构的盾构隧道施工预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，利用无人机在目标区域采集其城市地表图像数据，然后再设定第一控制点；

步骤2，处理步骤1中得到的地表图像数据，将其图像处理生成点云模型，并导入所述第一控制点的坐标；

步骤3，采集现场的地质勘探的钻孔数据，然后将钻孔数据导入建模软件，形成相应的第二控制点；

步骤4，对第二控制点进行空间插值，建立不同岩层曲面模型；

步骤5，建立地质轮廓体，采用布尔运算对岩层曲面进行修剪，并利用岩层曲面分割地质轮廓体，生成不同岩层实体，形成岩层轮廓模型；

步骤6，采集整理盾构隧道标准轮廓断面及隧道中线坐标，将标准轮廓断面沿隧道中线拉伸，形成盾构隧道模型；

步骤7，探明对施工安全造成威胁的危险岩层，并将岩层轮廓模型中相应的危险岩层实体着色，以突出显示；

步骤8，将步骤2中地表的点云模型导入建模软件中，生成城市的地表曲面，采用布尔运算按照所述地质轮廓体对所述城市的地表曲面进行操作，得到城市的地表模型；

步骤9，调整地层轮廓模型和城市的地表模型的相对位置，并将上述两者与盾构隧道模型相结合，生成精细化的地质模型；

步骤10，对地表建筑物高度以及密集程度进行等级评定，结合盾构隧道模型穿越危险岩层区域划分重点控制区域，并着重对重点控制区域节选建模；

步骤11，生成地质模型横剖面，将横剖面沿隧道掘进方向移动，生成地质模型的不同里程断面模型；

步骤12，观察不同里程断面中的盾构隧道与危险岩层、地表高层建筑关系，当盾构即将穿越危险岩层及下穿高层建筑时，发出施工警示；

步骤13，建立多指标分级预警方案以及相应风险控制措施数据库，实时监测各里程断面监控量测信息，针对不同里程断面模型对应风险里程断面，密切监测各指标数据；

步骤14，将现场实测数据与数据库中各指标规定范围对比分析，调取相应施工风险控制方案，发出施工预警；同时结合现场实际工程条件与精细化的地质模型，优化相应防治措施。

2.根据权利要求1所述的综合城市建筑信息和地层结构的盾构隧道施工预警方法，其特征在于，步骤3中所述钻孔数据包括：钻孔里程、孔口高程、钻孔坐标、底层名称和层底深度；步骤3包括如下步骤：

步骤3.1，将所述钻孔数据进行筛选整理，提取各岩层的层底深度、岩层信息和钻孔坐标；

步骤3.2，将不同钻孔下的相同岩层坐标导入建模软件中，得到该岩层的第二控制点，然后采用相同方法得到所有岩层的第二控制点。

3.根据权利要求1所述的综合城市建筑信息和地层结构的盾构隧道施工预警方法，其特征在于，步骤4包括如下步骤：

步骤4.1，选取同一岩层中的第二控制点，利用基于空间插值的曲面拟合方法，模拟建立虚拟钻孔点的坐标，并有效拟合岩层面所有控制点，得到该岩层的岩层曲面模型；

步骤4.2，拟合出所有岩层的岩层曲面模型，并最终得到岩层模型。

4.根据权利要求1所述的综合城市建筑信息和地层结构的盾构隧道施工预警方法，其特征在于，步骤6包括如下步骤：

步骤6.1，将隧道中线坐标导入建模软件中，拟合生成曲线，得到盾构隧道掘进曲线；

步骤6.2，将盾构隧道外径轮廓以隧道中线基点为参考导入建模软件中，将其沿隧道中线拉伸，生成盾构隧道模型；

步骤6.3，对盾构隧道模型利用布尔运算进行切割、组合和/或延长的操作，使得地表曲面形成整体，得到盾构隧道模型。

5.根据权利要求1所述的综合城市建筑信息和地层结构的盾构隧道施工预警方法，其特征在于，步骤8中，对地表曲面利用布尔运算进行切割、组合和/或延长的操作，使得地表曲面形成整体，得到城市的地表模型，生成的城市的地表曲面包括：导入地表模型，嵌面生成地表曲面。