一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统及方法，包括：凿岩台车本体、钻孔摄像模组、扫描模组和处理模组；所述凿岩台车本体上设有吊篮臂，所述吊篮臂上设有钻孔摄像模组；所述钻孔摄像模组包括伸缩装置和设于伸缩装置上的摄像模块，所述摄像模块与处理模组连接；所述凿岩台车本体的顶部设有车载移动平台，所述车载移动平台的顶板上设有导轨，所述扫描模组安装在导轨上，且与处理模组连接；所述凿岩台车本体内设有处理模组，所述处理模组接收钻孔摄像模组采集的岩体孔内图像，以及扫描模组采集的岩石多光谱图像和隧道掌子面点云数据，并以此得到隧道前方岩体结构信息。将预报工作与凿岩台车施工钻进同步进行，提高了施工质量。施工质量。施工质量。

【技术实现步骤摘要】
一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统及方法


[0001]本专利技术涉及隧道超前地质预报
，特别是涉及一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]在地质地形复杂的区域修建隧道时，对复杂地质条件下隧道工程工程勘察、设计、施工、运维等提出较高的要求，目前修建工程中已启用凿岩台车等大型机械化配套施工方案，而且隧道中不可控风险较多，地质灾害时有发生，采用传统的人工探测来采集数据危险性较大，传统的超前地质探测方法与大型机械化施工难以适配，为满足复杂极端环境下的施工安全，效率的要求，需要使用大型机械设备凿岩台车与智能化设备进行超前地质预报。
[0004]专利技术人发现，凿岩台车集成搭载智能化设备进行地质信息勘察进而指导隧道施工具有其独特的优势，但目前仍存在以下几个问题：
[0005](1)目前尚未有凿岩台车搭载智能化设备进行隧道开挖，获取地质信息的相关系统及方法。
[0006](2)凿岩台车机械化程度高，施工速度快，钻孔效率高，提高了施工质量；而常规勘察手段可靠性低、效率低、周期长、时效性差，与其难以适配，地质信息获取的滞后性无法及时指导凿岩台车钻孔爆破法施工，降低了施工安全性，极大地影响施工进度。
[0007](3)隧道施工环境复杂，塌方、岩溶、突水突泥等不良地质灾害时有发生，采用传统的人工探测来采集数据危险性较大、难度系数高，亟需一种凿岩台车高效、智能化设备集成搭载系统进行岩体结构等地质信息的勘察。
[0008](4)目前已有的地质信息多源数据融合预报方法比较单一，但是地质体经过长期而复杂的演变过程，其空间分布状态及属性常常具有突变与不均匀等特点，常规的勘察手段数据单一而且得到的数据受限，不能充分反映实际岩体结构情况，很难用较少的数据源得到精细化的预报信息。

技术实现思路

[0009]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统及方法，基于凿岩台车本体，在凿岩台车本体上集成搭载自动化的钻孔摄像模组和扫描模组，凿岩台车本体的钻臂在钻孔时获取随钻数据信息，钻孔摄像模组采集孔内图像信息，三维激光扫描仪与多光谱相机采集隧道前方开挖岩体结构地质信息，将预报工作与凿岩台车施工钻进同步进行，提高了施工质量。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统，包括：凿岩台车本体、钻孔摄像模组、扫描模组和处理模组；
[0012]所述凿岩台车本体上设有吊篮臂，所述吊篮臂上设有钻孔摄像模组；
[0013]所述钻孔摄像模组包括伸缩装置和设于伸缩装置上的摄像模块，所述摄像模块与处理模组连接；
[0014]所述凿岩台车本体的顶部设有车载移动平台，所述车载移动平台的顶板上设有导轨，所述扫描模组安装在导轨上，且与处理模组连接；
[0015]所述凿岩台车本体内设有处理模组，所述处理模组接收钻孔摄像模组采集的岩体孔内图像，以及扫描模组采集的岩石多光谱图像和隧道掌子面点云数据，并以此得到隧道前方岩体结构信息。
[0016]作为可选择的实施方式，所述吊篮臂上设有吊篮，所述伸缩装置固定于吊篮的底部，所述伸缩装置将摄像模块延伸至钻孔内。
[0017]作为可选择的实施方式，所述吊篮内放置绞车，所述绞车的一端连接线缆卷轴的线缆一端，所述线缆卷轴的线缆另一端通过光纤电缆连接至处理模组，所述光纤电缆还与摄像模块连接。
[0018]作为可选择的实施方式，所述摄像模块包括全景摄像探头和录像机。
[0019]作为可选择的实施方式，所述摄像模块处设有光源。
[0020]作为可选择的实施方式，所述车载移动平台包括相对设置的第一侧板和第二侧板，以及与第一侧板和第二侧板均垂直设置的第三侧板，所述第三侧板的两端分别与第一折叠子板和第二折叠子板连接，且第一折叠子板与第一侧板铰接，第二折叠子板与第二侧板铰接。
[0021]作为可选择的实施方式，所述导轨包括曲面导轨和水平导轨。
[0022]作为可选择的实施方式，所述扫描模组包括三维激光扫描仪和多光谱相机，所述三维激光扫描仪设于水平导轨上，所述多光谱相机设于曲面导轨上。
[0023]作为可选择的实施方式，所述凿岩台车本体设有钻臂，所述钻臂被控制为按照钻孔布置图进行钻孔作业，同时处理模组获取钻孔的推进速度、推进压力、冲击压力、回转压力、水压力和水流量。
[0024]第二方面，本专利技术提供一种利用第一方面所述的凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统的工作方法，包括：
[0025]通过调整吊篮臂使得钻孔摄像模组水平居中进入钻孔；
[0026]控制钻臂按照钻孔布置图进行钻孔作业，同时获取钻孔的推进速度、推进压力、冲击压力、回转压力、水压力和水流量；
[0027]利用绞车驱动光纤电缆进行拉伸，以通过伸缩装置将钻孔摄像模组钻进至预定钻孔位置，获取孔壁图像；
[0028]控制扫描模组沿导轨移动至隧道轴线位置，通过控制扫描模组在车载移动平台的匀速移动，连续或间隔不同距离进行测量；
[0029]根据钻臂钻进过程的随钻参数，扫描模组采集的岩石多光谱图像和隧道掌子面点云数据，以及钻孔摄像模组采集的孔壁图像，得到隧道前方岩体结构信息。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0031]本专利技术基于凿岩台车本体，在凿岩台车本体上集成搭载自动化的钻孔摄像模组、扫描模组，凿岩台车本体的钻臂在钻孔时获取随钻数据信息，钻孔摄像模组采集孔内图像
信息，三维激光扫描仪与多光谱相机采集隧道前方开挖岩体结构地质信息，将预报工作与凿岩台车施工钻进同步进行，不影响隧道的施工进度，实时指导隧道施工，提高了施工质量。
[0032]本专利技术一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统及方法实现了凿岩台车自动获取多源信息与数据同步处理，为获取隧道短距离围岩结构、岩性等地质信息提供了一种快速有效的勘察方法，钻孔、采集与处理系统均可同时工作，缩短工作时间且无需人工操作，节时省力，自动化、机械化程度高，为钻爆法隧道机械化施工凿岩台车施工提供安全保障。
[0033]本专利技术基于凿岩台车集成搭载的岩体结构自动化探测系统，获取的地质信息数据量多、可信度高，可同时采集凿岩台车随钻参数信息、岩石多光谱图像信息、孔内图像信息、隧道掌子面点云信息，构成系统、全面的解译数据，从而获取不良地质目标体和岩体结构等地质信息。
[0034]本专利技术基于凿岩台车、数字式钻孔摄像系统、三维激光扫描仪与多光谱相机的集成搭载系统，数字化、智能化、自动化程度高，能够在隧道极端复杂恶劣的施工环境下工作，推动隧道施工向机械化、高效化、智能化方向发展。
[0035]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统，其特征在于，包括：凿岩台车本体、钻孔摄像模组、扫描模组和处理模组；所述凿岩台车本体上设有吊篮臂，所述吊篮臂上设有钻孔摄像模组；所述钻孔摄像模组包括伸缩装置和设于伸缩装置上的摄像模块，所述摄像模块与处理模组连接；所述凿岩台车本体的顶部设有车载移动平台，所述车载移动平台的顶板上设有导轨，所述扫描模组安装在导轨上，且与处理模组连接；所述凿岩台车本体内设有处理模组，所述处理模组接收钻孔摄像模组采集的岩体孔内图像，以及扫描模组采集的岩石多光谱图像和隧道掌子面点云数据，并以此得到隧道前方岩体结构信息。2.如权利要求1所述的一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统，其特征在于，所述吊篮臂上设有吊篮，所述伸缩装置固定于吊篮的底部，所述伸缩装置将摄像模块延伸至钻孔内。3.如权利要求2所述的一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统，其特征在于，所述吊篮内放置绞车，所述绞车的一端连接线缆卷轴的线缆一端，所述线缆卷轴的线缆另一端通过光纤电缆连接至处理模组，所述光纤电缆还与摄像模块连接。4.如权利要求1所述的一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统，其特征在于，所述摄像模块包括全景摄像探头和录像机。5.如权利要求1所述的一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统，其特征在于，所述摄像模块处设有光源。6.如权利要求1所述的一种凿岩台车集成搭载的岩体结构探测系统，其特征在于，所述车载移动平台包括相对设置的第一侧板和第二侧板，以及与第一侧板和第二侧板均垂直设置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：石少帅，祝向向，卜林，赵瑞杰，郭伟东，张涛，曹天宇，路杰，王鑫，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：