一種隧道施工地質預報的顯示方法與流程
2023-06-06 14:16:01 3
本發明涉及地質預報技術領域，尤其是涉及一種隧道施工地質預報的顯示方法。
背景技術：
目前在隧道施工地質預報時，許多方法如TSP、TGP、雷達、瞬變電磁等基本是以物探的圖件來反映，也有些方法以比較粗略的剖面圖方式表達。這種表達對非地質和物探專業的施工人員、管理人員、一線工人來說是難以理解和應用的。有的方法，如陸地聲納法，可以預報斷層、巖脈的走向、傾向、傾角及在隧道中揭露的裡程，溶洞、暗河的揭露裡程、位置和直徑，並採用水平地質剖面和鉛垂地質剖面來表達，水平剖面上顯示了斷層、巖脈、不同巖體界線在水平測線通過水平面上的交線，溶洞等的揭露裡程及在隧道中的水平投影位置；垂直剖面則顯示了斷層等的傾向，傾角，以及溶洞等在隧道中鉛垂面上的投影位置。但是目前還缺少三維地質的顯示。
技術實現要素：
本發明的目的在於設計一種新型的隧道施工地質預報的顯示方法，解決上述問題。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：
一種隧道施工地質預報的顯示方法，使用三維顯示模型把隧道施工地質預報中需要預報的內容展示出來，其中
(1)用帶有厚度的筒狀三維模型模擬整個隧道，所述筒狀三維模型模的橫切面為隧道的形狀，開挖段用巖石紋路和顏色渲染；
未開挖段，包括預報段，顯示為充滿巖體的實體；
所述預報段落的模型與所述開挖段相同，但不同於開挖段的渲染圖案或者使用純色填充來以示區別；
(2)斷層用具有厚度的板狀的長方體來表示，所述板狀的長方體橫切整個隧道，並且大於隧道的跨度和高度，在隧道外部有延伸，使得隧道的外壁和內壁與所述斷層會有交線，所述交線在隧道的內壁和外壁為一條帶；
(3)隧道通過圍巖的巖性發生變化時或者所述需要預報的內容出現富水段落或者破碎帶時，所述富水段落或者所述破碎帶直接體現在整個隧道模型上，並且所述富水段落或者所述破碎帶分別用不同的紋理和顏色在相應的隧道段落渲染；
(4)溶洞在所述筒狀三維模型中用球體或橢球體來表示，表面根據溶洞含氣、含水、含泥情況不同使用不同的渲染顏色；土體中的空洞和孤石也採用與所述溶洞的相同渲染形態，但是採用不同的渲染顏色；
(5)溶管或者暗河在形態上均以圓柱體或橢圓柱體表示，此圓柱體或橢圓柱體須穿透隧道壁，在隧道壁的內外壁上留下相交的圓或橢圓；
(6)預報的巖爆位置標示在隧道內壁和外壁上或在掌子面前方的巖體中。
優選的，所述需要預報的內容包括：斷層和巖脈的走向，或斷層和巖脈與隧道掌子面的夾角與方向，斷層與巖脈的傾向和傾角；
還包括不同巖體分界面的產狀，包括走向或不同巖體分界面與隧道掌子面的夾角以及分界面的傾向、傾角；
還包括圍巖性質變化；富水段和破碎帶；溶洞在隧道中揭露的裡程、水平和垂直位置及大小；巖溶管道裡程、方向和角度；暗河前壁裡程，暗河在隧道中的高低位置，後壁裡程；
還包括可能發生巖爆的位置。
優選的，所述筒狀隧道三維模型為可旋轉模型，能夠從不同的角度觀察；在所述筒狀三維模型隧道的外壁由多個部分拼接而成，當模型旋轉時，為了觀察內部的預報內容，影響觀察的那部分隧道壁能夠設置成不顯示。
優選的，在所述筒狀三維模型隧道的外壁由隧道左上、右上、左下、右下4個部分拼接而成。
優選的，所述筒狀三維模型中每隔5m隧道的內壁和外壁均有裡程標識，滑鼠指向模型能夠顯示更具體的裡程數據。
優選的，開挖段用接近現場的巖石紋路和顏色渲染。
優選的，所述斷層能夠在顯示開關中關閉，當斷層開關關閉狀態時，斷層只顯示隧道內壁和外壁上的條帶。
優選的，所述溶管和所述暗河也能在顯示開關中關閉，當關閉顯示時，只留下在隧道內外壁上的相交圓或橢圓。
優選的，所述溶洞、土體中的空洞和滾石允許有一部分出現在隧道外壁之外。
優選的，當滑鼠移到所述三維顯示模型的某一隱患地質構造附近後，所述三維顯示模型提示窗口顯示隱患的具體表述信息，並根據預報危險分級不同，提示不同的施工建議，並警示可能發生的危險；當來到危險級別較高的隱患附近時，提示危險和建議。
優選的，所述三維顯示模型根據隧道尺寸參數的變化和每次地質預報成果動態生成。
本發明的有益效果可以總結如下：
本發明能夠進行三維地質的顯示，便於非地質和物探專業的施工人員、管理人員、一線工人理解和應用。
具體實施方式
為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
一種隧道施工地質預報的顯示方法，使用三維顯示模型把隧道施工地質預報中需要預報的內容展示出來，其中
(1)用帶有厚度的筒狀三維模型模擬整個隧道，所述筒狀三維模型模的橫切面為隧道的形狀，開挖段用巖石紋路和顏色渲染；
未開挖段，包括預報段，顯示為充滿巖體的實體；
所述預報段落的模型與所述開挖段相同，但不同於開挖段的渲染圖案或者使用純色填充來以示區別；
(2)斷層用具有厚度的板狀的長方體來表示，所述板狀的長方體橫切整個隧道，並且大於隧道的跨度和高度，在隧道外部有延伸，使得隧道的外壁和內壁與所述斷層會有交線，所述交線在隧道的內壁和外壁為一條帶；
(3)隧道通過圍巖的巖性發生變化時或者所述需要預報的內容出現富水段落或者破碎帶時，所述富水段落或者所述破碎帶直接體現在整個隧道模型上，並且所述富水段落或者所述破碎帶分別用不同的紋理和顏色在相應的隧道段落渲染；
(4)溶洞在所述筒狀三維模型中用球體或橢球體來表示，表面根據溶洞含氣、含水、含泥情況不同使用不同的渲染顏色；土體中的空洞和孤石也採用與所述溶洞的相同渲染形態，但是採用不同的渲染顏色；
(5)溶管或者暗河在形態上均以圓柱體或橢圓柱體表示，此圓柱體或橢圓柱體須穿透隧道壁，在隧道壁的內外壁上留下相交的圓或橢圓；
(6)預報的巖爆位置標示在隧道內壁和外壁上或在掌子面前方的巖體中。
在更加優選的實施例中，所述需要預報的內容包括：斷層和巖脈的走向，或斷層和巖脈與隧道掌子面的夾角與方向，斷層與巖脈的傾向和傾角；
還包括不同巖體分界面的產狀，包括走向或不同巖體分界面與隧道掌子面的夾角以及分界面的傾向、傾角；
還包括圍巖性質變化；富水段和破碎帶；溶洞在隧道中揭露的裡程、水平和垂直位置及大小；巖溶管道裡程、方向和角度；暗河前壁裡程，暗河在隧道中的高低位置，後壁裡程；
還包括可能發生巖爆的位置。
在更加優選的實施例中，所述筒狀隧道三維模型為可旋轉模型，能夠從不同的角度觀察；在所述筒狀三維模型隧道的外壁由多個部分拼接而成，當模型旋轉時，為了觀察內部的預報內容，影響觀察的那部分隧道壁能夠設置成不顯示。
在更加優選的實施例中，在所述筒狀三維模型隧道的外壁由隧道左上、右上、左下、右下4個部分拼接而成。
在更加優選的實施例中，所述筒狀三維模型中每隔5m隧道的內壁和外壁均有裡程標識，滑鼠指向模型能夠顯示更具體的裡程數據。
在更加優選的實施例中，開挖段用接近現場的巖石紋路和顏色渲染。
在更加優選的實施例中，所述斷層能夠在顯示開關中關閉，當斷層開關關閉狀態時，斷層只顯示隧道內壁和外壁上的條帶。
在更加優選的實施例中，所述溶管和所述暗河也能在顯示開關中關閉，當關閉顯示時，只留下在隧道內外壁上的相交圓或橢圓。
在更加優選的實施例中，所述溶洞、土體中的空洞和滾石允許有一部分出現在隧道外壁之外。
在更加優選的實施例中，當滑鼠移到所述三維顯示模型的某一隱患地質構造附近後，所述三維顯示模型提示窗口顯示隱患的具體表述信息，並根據預報危險分級不同，提示不同的施工建議，並警示可能發生的危險；當來到危險級別較高的隱患附近時，提示危險和建議。
在更加優選的實施例中，所述三維顯示模型根據隧道尺寸參數的變化和每次地質預報成果動態生成。
本發明使用三維顯示的方式把隧道施工地質預報中預報的包括斷層和巖脈的走向(或與隧道掌子面的夾角、方向)、傾向、傾角；不同巖體分界面的產狀(走向或與隧道掌子面的夾角以及傾向、傾角)；圍巖性質變化；富水段和破碎帶；溶洞在隧道中揭露的裡程、水平和垂直位置及大小；巖溶管道裡程、方向和角度；暗河前壁裡程，暗河在隧道中的高低位置，後壁裡程；可能發生巖爆的位置的內容展示出來：
具體做法:
用一個帶有厚度的筒狀三維模型模擬整個隧道，此模擬的橫面為隧道的形狀，開挖段用接近現場的巖石紋路和顏色渲染，未開挖段(包括預報段)為充滿巖體的實體，預報段落的模型與開挖段落相同，但不同於開挖段的渲染圖案或者使用純色填充來以示區別。此隧道模型是可以旋轉的，可以從不同的角度觀察此模型。此隧道的外壁是由隧道左上、右上、左下、右下4部分拼接而成，當模型旋轉時，影響觀察的那部分隧道壁可以設置成不顯示，用於觀察內部的預報內容。每隔5m隧道的內壁和外壁均有裡程標識，滑鼠指向模型可以顯示更具體的裡程數據。
預報內容中的斷層用有一定厚度的板狀的長方體來表示，它橫切整個隧道，而且要大於隧道的跨度和高度，在隧道外部有延伸。這樣，隧道外壁和內壁與斷層會有交線，此交線在隧道內壁和外壁為一條帶，斷層能夠在顯示開關中關閉，當斷層開關關閉狀態時，斷層只顯示隧道內壁和外壁上的條帶。
隧道通過的圍巖巖性發生變化時或者預報內容出現富水段落或者破碎帶時，直接體現在整個隧道模型上，用不同的紋理和顏色在相應的隧道段落渲染。
溶洞在三維模型中用球體或橢球體來表示，溶洞雖然是空的，但為了能在模型中觀察到，顯示為一個球體，表面可根據溶洞含氣、含水、含泥情況不同使用不同的渲染顏色。土體中的空洞和孤石也採用相同形態、不同的渲染顏色。溶洞的中心點可以出現在隧道外壁之外，溶管和大滾石可以只有一部分出現在隧道內。
溶管或者暗河在形態上均以圓柱體或橢圓柱體表示，此圓柱體或橢圓柱體須穿透隧道壁，在隧道壁的內外壁上會留下相交的圓或橢圓。溶管和暗河也要能在顯示開關中操作，當關閉顯示時，只留下在隧道內外壁上的相交圓或橢圓。
巖爆主要在發生在一些埋深大且緻密脆性的圍巖類的隧道中，巖爆源是在巖爆區一些應力集中的地質結構，一旦出現隧道開挖凌空面，即會發生巖爆。預報的內容為可能發生巖爆的位置。預報的巖爆位置用一種特殊的符號來標示在隧道內壁和外壁上或在掌子面前方的巖體中。
當滑鼠移到某一隱患地質構造附近後，提示窗口顯示隱患的具體表述信息，並根據預報危險分級不同，可以提示不同的施工建議，並警示可能發生的危險；當來到危險級別較高的隱患附近時，提示危險和建議。
三維顯示模型可以根據隧道尺寸參數的變化和每次地質預報成果動態生成。
以上通過具體的和優選的實施例詳細的描述了本發明，但本領域技術人員應該明白，本發明並不局限於以上所述實施例，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發明的保護範圍之內。