一种隧道洞口边坡防护方案构建方法及系统

1.本发明涉及边坡防护方案构建技术领域，尤其涉及一种隧道洞口边坡防护方案构建方法及系统。


背景技术：

2.隧道洞口边坡防护是隧道工程中重要的一项的地质灾害治理工程，需要在施工前完成对隧道洞口边坡及其周边的地质勘察和信息采集，并得出具体防护方案，并根据防护方案进行施工。传统的地质勘察、信息采集以及防护施工方式存在诸多安全隐患。
3.为解决上述问题，中国专利，公告号：cn113591190a，公开了一种隧道洞口高边坡进行精准防护的方法，所述方法包括如下步骤：1)在山岭残丘测区内无遮挡处布置像控点；2)利用无人机采集高边坡防护区影像；3)利用smart3d软件对采集影像进行实景建模；4)获取防护区数据信息；5)利用bim软件进行防护区流域分析；6)通过分析结构制定高边坡安全防护方案；7)根据方案进行精准施工。本发明具有可靠性高、成本低廉的优点，采用本方法可有效提高施工效率，减少人员高危盲区作业风险，大大提高防护精确性和施工安全性。
4.上述发明有效的解决了隧道洞口边坡进行防护时存在的施工安全性的问题；但是由于上述发明方案未对隧道洞口边坡以及周边的地质信息进行勘察，存在隧道洞口边坡的防护方案构建不够精准的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提出一种隧道洞口边坡防护方案构建方法及系统，可以解决现有技术所存在的防护方案构建不够精准的缺陷。
6.本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种隧道洞口边坡防护方案构建方法，具体包括：
8.构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，所述隧道洞口边坡破坏风险预测模型输入为隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，输出为隧道洞口边坡可能存在的破坏风险；
9.实时采集待检测的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；
10.将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型中，隧道洞口边坡破坏风险预测模型输出可能存在的破坏风险；
11.依据输出的可能存在的破坏风险，生成隧道洞口边坡的防护方案。
12.作为所述隧道洞口边坡防护方案构建方法的进一步可选方案，所述构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，具体包括：
13.采集隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；
14.依据隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据进行三维模型的构建，从而生成隧道洞口边坡破坏风险预测模型。
15.作为所述隧道洞口边坡防护方案构建方法的进一步可选方案，所述方法还包括：
16.构建方案模拟模型；
17.将隧道洞口边坡的防护方案输入至方案模拟模型中，方案模拟模型输出隧道洞口边坡的防护方案的可行性。
18.作为所述隧道洞口边坡防护方案构建方法的进一步可选方案，所述构建方案模拟模型，具体包括：
19.获取隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案；
20.依据隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案建立bim模型，从而生成方案模拟模型。
21.作为所述隧道洞口边坡防护方案构建方法的进一步可选方案，所述隧道洞口边坡影像数据为无人机摄像单元采集的倾斜影像数据，相邻倾斜影像数据之间重叠度大于70％，不同拍摄视角之间夹角小于15
°
。
22.一种隧道洞口边坡防护方案构建系统，包括：
23.第一构建模块，用于构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，所述隧道洞口边坡破坏风险预测模型输入为隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，输出为隧道洞口边坡可能存在的破坏风险；
24.第一采集模块，用于实时采集待检测的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；
25.输入模块，用于将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型中，隧道洞口边坡破坏风险预测模型输出可能存在的破坏风险；
26.生成模块，用于依据输出的可能存在的破坏风险，生成隧道洞口边坡的防护方案。
27.作为所述隧道洞口边坡防护方案构建系统的进一步可选方案，所述第一构建模块包括：
28.第二采集模块，用于采集隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；
29.第一建模模块，用于依据隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据进行三维模型的构建，从而生成隧道洞口边坡破坏风险预测模型。
30.作为所述隧道洞口边坡防护方案构建系统的进一步可选方案，所述系统还包括：
31.第二构建模块，用于构建方案模拟模型；
32.模拟模块，用于将隧道洞口边坡的防护方案输入至方案模拟模型中，方案模拟模型输出隧道洞口边坡的防护方案的可行性。
33.作为所述隧道洞口边坡防护方案构建系统的进一步可选方案，所述第二构建模块包括：
34.获取模块，用于获取隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案；
35.第二建模模块，用于依据隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案建立bim模型，从而生成方案模拟模型。
36.作为所述隧道洞口边坡防护方案构建系统的进一步可选方案，所述隧道洞口边坡影像数据为无人机摄像单元采集的倾斜影像数据，相邻倾斜影像数据之间重叠度大于70％，不同拍摄视角之间夹角小于15
°
。
37.本发明的有益效果是：通过构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，并采集待检测
的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型，能够得到隧道洞口边坡可能存在的破坏风险，依据隧道洞口边坡可能存在的破坏风险生成隧道洞口边坡的防护方案，能够大大提高生成隧道洞口边坡防护方案的准确性。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明一种隧道洞口边坡防护方案构建方法的流程示意图；
40.图2为本发明一种隧道洞口边坡防护方案构建系统的组成示意图。
具体实施方式
41.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
42.参考图1-2，一种隧道洞口边坡防护方案构建方法，具体包括：
43.构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，所述隧道洞口边坡破坏风险预测模型输入为隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，输出为隧道洞口边坡可能存在的破坏风险；
44.实时采集待检测的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；
45.将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型中，隧道洞口边坡破坏风险预测模型输出可能存在的破坏风险；
46.依据输出的可能存在的破坏风险，生成隧道洞口边坡的防护方案。
47.在本实施例中，通过构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，并采集待检测的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型，能够得到隧道洞口边坡可能存在的破坏风险，依据隧道洞口边坡可能存在的破坏风险生成隧道洞口边坡的防护方案，能够大大提高生成隧道洞口边坡防护方案的准确性。
48.需要说明的是，隧道洞口边坡地质勘察数据包括边坡的分段坡高、走向以及具体位置；周边河流走向、沟岸稳定性；区域植物生长状况以及植被类型等基本特征；地质分布、产状以及裂隙充填物等相对边坡开挖面的关系；边坡地下出水位置、高程和水流量；边坡及其周边的裂缝缝补情况、变形种类、变形时间和变形过程；边坡施工区域的主要岩土性质，这里不做具体限定；隧道洞口边坡的防护方案包括植被防护方案和工程防护方案，其中植被防护方案有植树、种草或者二者的结合；工程防护方案有灌浆、勾缝、抹面、喷浆及喷射混凝土、喷锚网、干砌片石、浆砌片石、挡土墙，这里不做具体限定；可能存在的破坏风险包括
风化剥蚀、水流侵蚀、落石崩塌、坡体变形和滑坡，这里不做具体限定。
49.优选的，所述构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，具体包括：
50.采集隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；
51.依据隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据进行三维模型的构建，从而生成隧道洞口边坡破坏风险预测模型。
52.在本实施例中，将隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据导入smart3d或者contextcapture软件中通过空中三角测量运算，得出边坡的三维模型，从而生成隧道洞口边坡破坏风险预测模型。
53.优选的，所述方法还包括：
54.构建方案模拟模型；
55.将隧道洞口边坡的防护方案输入至方案模拟模型中，方案模拟模型输出隧道洞口边坡的防护方案的可行性。
56.优选的，所述构建方案模拟模型，具体包括：
57.获取隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案；
58.依据隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案建立bim模型，从而生成方案模拟模型。
59.在本实施例中，通过构建方案模拟模型，并将隧道洞口边坡的防护方案输入至方案模拟模型中，能够有效检验出隧道洞口边坡的防护方案的可行性，，从而使防护方案更加合理，更加符合边坡实际情况。
60.优选的，所述隧道洞口边坡影像数据为无人机摄像单元采集的倾斜影像数据，相邻倾斜影像数据之间重叠度大于70％，不同拍摄视角之间夹角小于15
°
。
61.在本实施例中，通过对无人机摄像单元采集的倾斜影像数据重叠度和不同拍摄角度之间的夹角大小进行限制，提高了建立隧道洞口边坡破坏风险预测模型的准确度。
62.一种隧道洞口边坡防护方案构建系统，包括：
63.第一构建模块，用于构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，所述隧道洞口边坡破坏风险预测模型输入为隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，输出为隧道洞口边坡可能存在的破坏风险；
64.第一采集模块，用于实时采集待检测的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；
65.输入模块，用于将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型中，隧道洞口边坡破坏风险预测模型输出可能存在的破坏风险；
66.生成模块，用于依据输出的可能存在的破坏风险，生成隧道洞口边坡的防护方案。
67.在本实施例中，通过构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，并采集待检测的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型，能够得到隧道洞口边坡可能存在的破坏风险，依据隧道洞口边坡可能存在的破坏风险生成隧道洞口边坡的防护方案，能够大大提高生成隧道洞口边坡防护方案的准确性。
68.需要说明的是，隧道洞口边坡地质勘察数据包括边坡的分段坡高、走向以及具体位置；周边河流走向、沟岸稳定性；区域植物生长状况以及植被类型等基本特征；地质分布、
产状以及裂隙充填物等相对边坡开挖面的关系；边坡地下出水位置、高程和水流量；边坡及其周边的裂缝缝补情况、变形种类、变形时间和变形过程；边坡施工区域的主要岩土性质，这里不做具体限定；隧道洞口边坡的防护方案包括植被防护方案和工程防护方案，其中植被防护方案有植树、种草或者二者的结合；工程防护方案有灌浆、勾缝、抹面、喷浆及喷射混凝土、喷锚网、干砌片石、浆砌片石、挡土墙，这里不做具体限定；可能存在的破坏风险包括风化剥蚀、水流侵蚀、落石崩塌、坡体变形和滑坡，这里不做具体限定。
69.优选的，所述第一构建模块包括：
70.第二采集模块，用于采集隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；
71.第一建模模块，用于依据隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据进行三维模型的构建，从而生成隧道洞口边坡破坏风险预测模型。
72.在本实施例中，将隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据导入smart3d或者contextcapture软件中通过空中三角测量运算，得出边坡的三维模型，从而生成隧道洞口边坡破坏风险预测模型。
73.优选的，所述系统还包括：
74.第二构建模块，用于构建方案模拟模型；
75.模拟模块，用于将隧道洞口边坡的防护方案输入至方案模拟模型中，方案模拟模型输出隧道洞口边坡的防护方案的可行性。
76.优选的，所述第二构建模块包括：
77.获取模块，用于获取隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案；
78.第二建模模块，用于依据隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案建立bim模型，从而生成方案模拟模型。
79.在本实施例中，通过构建方案模拟模型，并将隧道洞口边坡的防护方案输入至方案模拟模型中，能够有效检验出隧道洞口边坡的防护方案的可行性，，从而使防护方案更加合理，更加符合边坡实际情况。
80.优选的，所述隧道洞口边坡影像数据为无人机摄像单元采集的倾斜影像数据，相邻倾斜影像数据之间重叠度大于70％，不同拍摄视角之间夹角小于15
°
。
81.在本实施例中，通过对无人机摄像单元采集的倾斜影像数据重叠度和不同拍摄角度之间的夹角大小进行限制，提高了建立隧道洞口边坡破坏风险预测模型的准确度。
82.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种隧道洞口边坡防护方案构建方法，其特征在于，具体包括：构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，所述隧道洞口边坡破坏风险预测模型输入为隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，输出为隧道洞口边坡可能存在的破坏风险；实时采集待检测的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型中，隧道洞口边坡破坏风险预测模型输出可能存在的破坏风险；依据输出的可能存在的破坏风险，生成隧道洞口边坡的防护方案。2.根据权利要求1所述的一种隧道洞口边坡防护方案构建方法，其特征在于，所述构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，具体包括：采集隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；依据隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据进行三维模型的构建，从而生成隧道洞口边坡破坏风险预测模型。3.根据权利要求2所述的一种隧道洞口边坡防护方案构建方法，其特征在于，所述方法还包括：构建方案模拟模型；将隧道洞口边坡的防护方案输入至方案模拟模型中，方案模拟模型输出隧道洞口边坡的防护方案的可行性。4.根据权利要求3所述的一种隧道洞口边坡防护方案构建方法，其特征在于，所述构建方案模拟模型，具体包括：获取隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案；依据隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案建立bim模型，从而生成方案模拟模型。5.根据权利要求4所述的一种隧道洞口边坡防护方案构建方法，其特征在于，所述隧道洞口边坡影像数据为无人机摄像单元采集的倾斜影像数据，相邻倾斜影像数据之间重叠度大于70％，不同拍摄视角之间夹角小于15
°
。6.一种隧道洞口边坡防护方案构建系统，其特征在于，包括：第一构建模块，用于构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，所述隧道洞口边坡破坏风险预测模型输入为隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，输出为隧道洞口边坡可能存在的破坏风险；第一采集模块，用于实时采集待检测的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；输入模块，用于将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型中，隧道洞口边坡破坏风险预测模型输出可能存在的破坏风险；生成模块，用于依据输出的可能存在的破坏风险，生成隧道洞口边坡的防护方案。7.根据权利要求6所述的一种隧道洞口边坡防护方案构建系统，其特征在于，所述第一构建模块包括：第二采集模块，用于采集隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据；
第一建模模块，用于依据隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据进行三维模型的构建，从而生成隧道洞口边坡破坏风险预测模型。8.根据权利要求7所述的一种隧道洞口边坡防护方案构建系统，其特征在于，所述系统还包括：第二构建模块，用于构建方案模拟模型；模拟模块，用于将隧道洞口边坡的防护方案输入至方案模拟模型中，方案模拟模型输出隧道洞口边坡的防护方案的可行性。9.根据权利要求8所述的一种隧道洞口边坡防护方案构建系统，其特征在于，所述第二构建模块包括：获取模块，用于获取隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案；第二建模模块，用于依据隧道洞口边坡破坏风险预测模型和治理防护方案建立bim模型，从而生成方案模拟模型。10.根据权利要求9所述的一种隧道洞口边坡防护方案构建系统，其特征在于，所述隧道洞口边坡影像数据为无人机摄像单元采集的倾斜影像数据，相邻倾斜影像数据之间重叠度大于70％，不同拍摄视角之间夹角小于15
°
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技术总结
本发明公开了一种隧道洞口边坡防护方案构建方法及系统，通过构建隧道洞口边坡破坏风险预测模型，并采集待检测的隧道洞口边坡的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据，将采集到的隧道洞口边坡地质勘察数据和隧道洞口边坡影像数据输入至隧道洞口边坡破坏风险预测模型，能够得到隧道洞口边坡可能存在的破坏风险，依据隧道洞口边坡可能存在的破坏风险生成隧道洞口边坡的防护方案，能够大大提高生成隧道洞口边坡防护方案的准确性。提高生成隧道洞口边坡防护方案的准确性。提高生成隧道洞口边坡防护方案的准确性。


技术研发人员：杨春山 杨勇 刘力英 童恺旻 林永贵 马辉
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/25