一种地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法技术

技术编号：42774890 阅读：5 留言：0更新日期：2024-09-21 00:37

本发明专利技术提供一种地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，包括如下步骤：通过仿生机器狗进入洞室以采集掌子面岩体结构的点云数据；收集掌子面岩体结构的点云数据作为样本库；对样本库数据进行标注并形成标签，以制作监督数据集；基于监督数据集对PointLLM模型进行训练；对地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据进行降噪处理，并对降噪处理后的点云数据进行推理以获取岩体结构信息；对岩体结构信息进行参数结算和表征处理；绘制节理提取后的投影图、节理提取后的各组节理走向玫瑰图以及节理提取后的三维迹线图。本发明专利技术的一个技术效果在于，不仅能够避免作业人员主观性对评价结果造成影响，而且能够减少地下工程作业人员伤亡风险。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数据采集，具体涉及一种地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法。

技术介绍

1、随着经济的高速发展，战略石油储备库也已成为能源安全体系最重要的一个环节。目前已经完成和正在建设的地下水封洞库均选择在块状结晶类岩体中。

2、在地下工程施工过程中，地下水封洞库勘察仅凭工程地质测绘、工程物探和少量钻探工作，其精度是难以满足施工要求的，不能全面真实地反映整个洞室群各里程段及掌子面的地质情况。现有技术通常采用地质素描围岩研判工作弥补不足，以提供准确的岩体质量评价，从而给施工图设计确定支护形式带来更加详尽准确的参数。但是，鉴于围岩质量判别存在人为主观性，不同作业人员判别岩体质量存在差异，且需消耗大量人力及时间。同时，地下水封洞库掌子面空间存在岩石掉块、坍塌、岩爆等风险，这给进行长时间地质素描作业的地质人员带来极大的生命安全威胁。

3、另外，在地下水封洞库掌子面施工过程中，以往通常利用地质素描的方法弥补前期对围岩质量研判不足，但存在评价结果受不同作业人员主观性影响的问题，素描效率低、需要消耗大量人力和时间。同时，长时间在掌子面空间下地质素描也会给地质人员带来生命安全威胁。

4、为此，亟需一种地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，以解决现有技术中地下水封洞库勘察过程以及地下水封洞库掌子面施工过程所存在的技术问题。

技术实现思路

1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法的新技术方案。</p>

2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，包括如下步骤：

3、步骤s100，将手持slam设备集成于仿生机器狗，并通过仿生机器狗进入洞室以采集地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据；

4、步骤s200，收集地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据作为样本库；在对样本库数据进行降噪处理后，对样本库数据进行标注并形成标签，以制作监督数据集；其中，样本库数据包括岩石节理裂隙和半月状炮痕，且岩石节理裂隙作为正样本，半月状炮痕作为负样本；

5、步骤s300，基于监督数据集对pointllm模型进行训练，得到基于三维空间卷积的岩体结构解译算法模型；

6、步骤s400，对地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据进行降噪处理，并通过岩体结构解译算法模型对降噪处理后的点云数据进行推理以获取岩体结构信息，并对岩体结构信息进行裂隙段连接和冗余段去除的预处理；

7、步骤s500，对经过预处理的岩体结构信息进行参数结算和表征处理，并获取岩体的迹线、产状、节理分组和rqd值；

8、步骤s600，根据岩体的迹线、产状、节理分组和rqd值，绘制节理提取后的投影图、节理提取后的各组节理走向玫瑰图以及节理提取后的三维迹线图。

9、可选地，在步骤s400，采用非线性平滑滤波器对地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据进行降噪处理。

10、可选地，在步骤s300中，对pointllm模型进行训练，包括：

11、对监督数据集进行人工裂隙数据集标定以获取正样本标签数据和负样本标签数据；其中，正样本标签数据为裂隙数据，负样本标签数据为平行洞室方向的半月状炮痕；

12、将正样本标签数据和负样本标签数据输送至基于三维空间卷积的岩体结构解译算法模型中并提取岩体结构信息；

13、对提取的岩体结构信息进行裂隙段连接和冗余段去除的处理。

14、可选地，在收集地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据作为样本库；在对样本库数据进行降噪处理后，对样本库数据进行标注并形成标签，以制作监督数据集之后，还包括：

15、对监督数据集的完整裂隙集合进行处理并获取参数结算与表征；其中，所述参数结算包括岩体的迹线、产状、节理分组和rqd值，所述表征包括三维迹线图、二维素描图、产状极点图以及分组走向玫瑰图。

16、可选地，在步骤s100中，设置仿生机器狗的行动轨迹为洞室的洞壁包络线向内缩预设距离的封闭曲线。

17、可选地，所述预设距离为2m。

18、可选地，在步骤s300中，训练后的pointllm模型的总体精度大于95%。

19、可选地，在步骤s400中，采用点云降噪算法对地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据进行降噪处理。

20、可选地，将基于三维空间卷积的岩体结构解译算法模型和点云降噪算法部署于中央处理系统；

21、将地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据输送至中央处理系统；

22、通过中央处理系统的点云降噪算法对地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据进行降噪处理，并通过岩体结构解译算法模型对降噪处理后的点云数据进行推理以获取岩体结构信息。

23、可选地，所述裂隙段连接包括：当两条裂隙方向延展的绝对距离小于第一预设值时，将两条裂隙进行自动连接并合并为一条裂隙；

24、所述冗余段去除包括：去除长度小于第二预设值的裂隙。

25、本专利技术的一个技术效果在于：

26、在本申请实施例中，通过仿生机器狗进入洞库内部进行数据获取，可以在准确地提取岩石结构信息的同时，大大减少地质人员在地下水封洞库掌子面空间的作业时间，提高地下工程施工动态设计效率，保障地下工程质量，同时能够避免作业人员主观性对评价结果造成影响，减少地下工程作业人员伤亡风险。

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【技术保护点】

1.一种地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，在步骤S400，采用非线性平滑滤波器对地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据进行降噪处理。

3.根据权利要求1所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，在步骤S300中，对PointLLM模型进行训练，包括：

4.根据权利要求1所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，在收集地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据作为样本库；在对样本库数据进行降噪处理后，对样本库数据进行标注并形成标签，以制作监督数据集之后，还包括：

5.根据权利要求1所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，在步骤S100中，设置仿生机器狗的行动轨迹为洞室的洞壁包络线向内缩预设距离的封闭曲线。

6.根据权利要求5所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，所述预设距离为2m。

7.根据权利要求1所述的地下水封洞库掌子面岩体结

8.根据权利要求1所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，在步骤S400中，采用点云降噪算法对地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据进行降噪处理。

9.根据权利要求8所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，将基于三维空间卷积的岩体结构解译算法模型和点云降噪算法部署于中央处理系统；

10.根据权利要求3所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，所述裂隙段连接包括：当两条裂隙方向延展的绝对距离小于第一预设值时，将两条裂隙进行自动连接并合并为一条裂隙；

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【技术特征摘要】

1.一种地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，在步骤s400，采用非线性平滑滤波器对地下水封洞库掌子面岩体结构的点云数据进行降噪处理。

3.根据权利要求1所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，在步骤s300中，对pointllm模型进行训练，包括：

5.根据权利要求1所述的地下水封洞库掌子面岩体结构面信息提取方法，其特征在于，在步骤s100中，设置仿生机器狗的行动轨迹为洞室的洞壁包络线向内缩预设距离的封闭曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪见，刘洋，崔少东，丁超，邹宗霖，寇明明，钟威，郝少斌，张灵芳，
申请(专利权)人：中国石油天然气管道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人