基于三维点云的隧道施工开挖面岩体结构面迹线识别

作     者：杨剑 YANG Jian

作者机构：中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心武汉430063 

出 版 物：《铁道标准设计》 (Railway Standard Design)

年 卷 期：2021年第65卷第6期

页      面：108-113页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：中铁第四勘察设计院集团有限公司科研开发项目(2019K040)。 

主　　题：隧道 开挖面 结构面迹线 自动识别 三维点云 

摘      要：隧道施工开挖面岩体结构面迹线是评价隧道围岩等级的重要分析对象,是地质素描的重要内容,而传统的人工地质素描难以快速准确记录结构面迹线,故针对基于隧道三维点云数据的岩体结构面迹线提取方法开展研究。首先,根据三维激光扫描仪的原理,采用先球面投影2次后平面投影的方法将三维点云投影到平面上,以保持点云间的相对拓扑关系;然后,采用Delaunay算法对隧道开挖面表面点云进行三角剖分,根据结构面迹线上指定起点和终点,通过计算由起点经过各三角形边到终点的代价,确定由起点到终点的最小代价路径;最后,通过多段线拟合,获得由较少线段组成的拟合多段线,即为结构面迹线。以本方法对某隧道三维激光扫描点云数据进行测试,结果表明,采用本方法能够快速识别岩体结构面迹线,提取效果好,提高了施工开挖面信息的记录效率。