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申请/专利权人：上海建科工程咨询有限公司;青岛国信胶州湾第二海底隧道有限公司

摘要：本发明基于空间坐标系的钻爆法隧道围岩结构面数字化构建方法，涉及隧道工程施工安全控制技术领域。本方法提出以国家大地坐标CGCS2000或城市坐标为总体空间坐标系，建立以隧道设计轴线为原点的局部坐标系，建立总体坐标系与局部坐标系的坐标转换关系；采用图像分析方法，可提高隧道围岩结构面现场采集数据准确性、可溯源性和高效性；采用空间曲面方程构建隧道围岩结构面分布特征和结构面厚度分布函数，可用于预测隧道掘进方向围岩结构面分布，为隧道施工安全控制提供依据；基于国家大地坐标系或城市坐标系构建了隧道围岩结构面空间分布函数，可广泛应用于钻爆法隧道工程，具有高效性操作安全可靠速度快，为数字隧道建设奠定技术基础。

主权项：1.基于空间坐标系的钻爆法隧道围岩结构面数字化构建方法，其特征在于，包括步骤如下，A.以国家大地坐标系CGCS2000或城市坐标系为总体空间坐标系，建立以隧道设计轴线为原点的局部坐标系，构建总体空间坐标与局部坐标转换关系；A1基于国家大地坐标系CGCS2000或城市坐标系，隧道设计轴线坐标表示为 其中，x轴和y轴分别为国家大地坐标系或城市坐标系的平面坐标轴，z轴为竖直向上，以水准标高为准，t为隧道轴线里程，单位均为m；对于隧道设计轴线里程为t0，对应隧道设计轴线点P0坐标为x0，y0，z0 A2.对隧道设计轴线求导 隧道设计轴线里程t0处即点P0x0，y0，z0的切线方程为 点P0x0，y0，z0的法平面方程为x-x0x′t0+y-y0y′t0+z-z0z′t0＝01-4A3.构建以隧道设计轴线上点P0x0，y0，z0为原点O′的局部坐标u，v，w，其中，切线方向τ为v轴，平面直角坐标系vO′w为点P0x0，y0，z0的法平面坐标系；隧道开挖面上点P的局部坐标与总体空间坐标转换关系如下 或 其中 B.隧道开挖后，拍摄掌子面图像，通过图像分析技术，或现场采用测量仪器测量，获取围岩结构面局部坐标数据和对应的结构面厚度数据；通过空间坐标转换，形成隧道围岩结构面总体空间坐标数据和对应结构面厚度数据；C.采用空间曲面方程拟合方法，构建隧道围岩结构面总体空间坐标方程和结构面厚度分布函数；D.以隧道掘进方向隧道设计轴线为原点建立局部坐标系，根据总体空间坐标与局部坐标系的转换关系，预测隧道掘进方向掌子面结构面迹线和结构面厚度；E.以预测得到的结构面迹线和结构面厚度，指导隧道支护设计和隧道开挖施工方案制定。

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