隧道洞口整体方案的智能化设计方法与流程

本技术涉及隧道施工设计，尤其涉及隧道洞口整体方案的智能化设计方法。

背景技术：

1、目前，隧道洞口的设计依赖于人工在二维横、纵断面内进行设计。主要流程为：1、在设计里程范围内选择某个里程作为潜在的明暗分界里程以及选择某个里程作为潜在的洞口里程；2、绘制横、纵断面图并观察地形和隧道的相对位置，判断上述潜在的明暗分界里程和洞口里程是否合适；3、重复步骤1和2直至寻找到合适的明暗分界里程和洞口里程；4、选择潜在的洞门长度和洞门类型，并依据横、纵断面图判断是否合适；5、重复步骤4直至寻找到合适的洞门长度和洞门类型。可见，采用传统方式设计隧道洞口需要不断地迭代尝试，整个设计过程不仅耗时耗力，还高度依赖于设计人员的经验。

2、上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种隧道洞口整体方案的智能化设计方法，旨在解决采用传统方式设计隧道洞口不仅耗时耗力，且高度依赖于设计人员的经验的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提出一种隧道洞口整体方案的智能化设计方法，所述隧道洞口整体方案的智能化设计的方法包括：

3、获取待设计隧道洞口的目标隧道数据，其中，所述目标隧道数据包括地形点云数据、隧道线路数据以及隧道结构尺寸；

4、将所述目标隧道数据输入明暗分界里程预测模型中，得到目标明暗分界里程设计值；

5、将所述目标隧道数据以及所述目标明暗分界里程设计值输入洞口里程预测模型中，得到目标洞口里程设计值；

6、根据所述目标明暗分界里程设计值以及所述目标洞口里程设计值确定目标洞门长度，并基于潜在洞门长度表确定所述目标洞门长度的目标洞门类型；

7、根据所述目标洞口里程设计值、所述目标洞门类型以及所述目标隧道数据，确定目标洞门细分类型。

8、在一实施例中，所述根据所述目标明暗分界里程设计值以及所述目标洞口里程设计值确定目标洞门长度，并基于潜在洞门长度表确定所述目标洞门长度的目标洞门类型的步骤包括：

9、确定洞门类型的优选顺序，并确定每个洞门类型的潜在洞门长度范围；

10、基于所述优选顺序以及所述潜在洞门长度范围，构建潜在洞门长度表；

11、筛选出所述潜在洞门长度表中潜在洞门长度范围包含所述目标洞门长度的筛选洞门类型，并按照所述优选顺序从所述筛选洞门类型中确定所述目标洞门长度的目标洞门类型。

12、在一实施例中，确定每个洞门类型的潜在洞门长度范围的步骤包括：

13、统计每个洞门类型对应的洞门长度范围和明洞长度范围；

14、根据所述洞门长度范围以及所述明洞长度范围进行融合去重，得到每个洞门类型的潜在洞门长度范围。

15、在一实施例中，所述根据所述目标洞口里程设计值、所述目标洞门类型以及所述目标隧道数据，确定洞门细分类型的步骤包括：

16、当所述洞门类型为切式洞门时，根据所述目标隧道数据确定所述待设计隧道的隧道长度；

17、基于所述隧道长度与临界洞门长度参数的比较结果，确定开孔数量；

18、根据所述目标洞门类型以及所述开孔数量，确定所述洞门细分类型。

19、在一实施例中，所述根据所述目标洞口里程设计值、所述目标洞门类型以及所述目标隧道数据，确定洞门细分类型的步骤包括：

20、当所述洞门类型为墙式洞门时，根据所述目标洞口里程设计值及所述目标隧道数据确定第一特征、第二特征、第三特征以及第四特征，其中，所述第一特征为所述目标洞口里程设计值处横断面上隧道左侧地形点与第一参考线的第一高差，所述第二特征为所述目标洞口里程设计值处横断面上隧道右侧地形点与所述第一参考线的第二高差，所述第三特征为所述目标洞口里程设计值处横断面上隧道左侧地形点与第二参考线的第三高差，所述第四特征为所述目标洞口里程设计值处横断面上隧道右侧地形点与所述第二参考线的第四高差，所述第一参考线为所述目标洞口里程设计值处横断面上经过隧道顶部且平行于隧道底部的直线，所述第二参考线为所述目标洞口里程设计值处横断面上与隧道中心点的高差为预设距离且平行于所述第一参考线的直线，所述第二参考线高于隧道顶部；

21、基于墙式洞门细分类别判别表，根据所述第一特征、所述第二特征、所述第三特征以及所述第四特征确定目标洞门细分类型。

22、在一实施例中，所述获取待设计隧道洞口的目标隧道数据的步骤之前还包括：

23、获取已施工隧道洞口的隧道数据，其中，所述隧道数据包括地形点云数据、线路数据、隧道结构尺寸，以及设计参数；

24、基于所述隧道数据建立所述明暗分界里程预测模型，以及基于所述隧道数据建立洞口里程预测模型。

25、在一实施例中，所述基于所述隧道数据建立所述明暗分界里程预测模型的步骤包括：

26、根据所述隧道数据确定设计起始里程、设计终止里程、明暗分界里程以及设计轴线；

27、在所述设计起始里程和所述设计终止里程的范围内沿着所述设计轴线均匀选取多个里程，依次计算每个里程在横断面上的第一分界里程特征和第二分界里程特征，并根据所述第一分界里程特征和所述第二分界里程特征确定第一序列特征，其中，所述第一分界里程特征为横断面上地形线与隧道顶部的距离，第二分界里程特征为横断面上的地形坡度；

28、根据所述设计起始里程、所述设计终止里程以及所述明暗分界里程，确定所述已施工隧道洞口的明暗分界里程的相对位置；

29、基于所述第一序列特征以及所述明暗分界里程的相对位置，构建第一数据集，并基于所述第一数据集，建立所述明暗分界里程预测模型。

30、在一实施例中，所述基于所述隧道数据建立洞口里程预测模型的步骤包括：

31、根据所述隧道数据确定隧道边界设计里程、明暗分界里程以及设计轴线；

32、在所述隧道边界设计里程和所述明暗分界里程的范围内沿着所述设计轴线均匀选取多个里程，依次计算每个里程在横断面上的第一洞口里程特征和第二洞口里程特征，并根据所述第一洞口里程特征以及所述第二洞口里程特征确定第二序列特征，其中，所述第一洞口里程特征为横断面上左侧地形线与挡墙之间的距离，所述第二洞口里程特征为横断面上右侧地形线与挡墙之间的距离；

33、对所述第二序列特征做特征掩盖处理，得到第二目标序列特征；

34、根据所述隧道数据确定洞口里程，并根据所述洞口里程确定所述已施工隧道洞口的洞口里程的相对位置；

35、基于所述第二目标序列特征以及所述洞口里程的相对位置，构建第二数据集，并基于所述第二数据集，建立所述洞口里程预测模型。

36、在一实施例中，所述将所述目标隧道数据输入明暗分界里程预测模型中，得到目标明暗分界里程设计值的步骤包括：

37、将所述目标隧道数据输入隧道洞口明暗分界里程预测模型中，得到目标明暗分界里程的相对位置；

38、基于明暗分界里程转换公式，将所述目标明暗分界里程的相对位置转换为所述目标明暗分界里程设计值。

39、在一实施例中，所述将所述目标隧道数据以及所述目标明暗分界里程设计值输入洞口里程预测模型中，得到目标洞口里程设计值的步骤包括：

40、将所述目标隧道数据以及所述目标明暗分界里程设计值输入洞口里程预测模型中，得到洞口里程的相对位置；

41、基于洞口里程转换公式，将所述洞口里程的相对位置转换为所述洞口里程设计值。

42、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种隧道洞口整体方案的智能化设计装置，所述隧道洞口整体方案的智能化设计装置包括：

43、获取模块，用于获取待设计隧道洞口的目标隧道数据，其中，所述目标隧道数据包括地形点云数据、隧道线路数据以及隧道结构尺寸；

44、输入模块，用于将所述目标隧道数据输入明暗分界里程预测模型中，得到目标明暗分界里程设计值；

45、所述输入模块，还用于将所述目标隧道数据以及所述目标明暗分界里程设计值输入洞口里程预测模型中，得到目标洞口里程设计值；

46、确定模块，用于根据所述目标明暗分界里程设计值以及所述目标洞口里程设计值确定目标洞门长度，并基于潜在洞门长度表确定所述目标洞门长度的目标洞门类型；

47、所述确定模块，还用于根据所述目标洞口里程设计值、所述目标洞门类型以及所述目标隧道数据，确定目标洞门细分类型。

48、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种隧道洞口整体方案的智能化设计设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如上文所述的隧道洞口整体方案的智能化设计方法的步骤。

49、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的隧道洞口整体方案的智能化设计方法的步骤。

50、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的隧道洞口整体方案的智能化设计方法的步骤。

51、本技术提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

52、本技术提出的隧道洞口整体方案的智能化设计方法，通过获取待设计隧道洞口的目标隧道数据，其中，所述目标隧道数据包括地形点云数据、隧道线路数据以及隧道结构尺寸；将所述目标隧道数据输入明暗分界里程预测模型中，得到目标明暗分界里程设计值；将所述目标隧道数据以及所述目标明暗分界里程设计值输入洞口里程预测模型中，得到目标洞口里程设计值；根据所述目标明暗分界里程设计值以及所述目标洞口里程设计值确定目标洞门长度，并基于潜在洞门长度表确定所述目标洞门长度的目标洞门类型；根据所述目标洞口里程设计值、所述目标洞门类型以及所述目标隧道数据，确定目标洞门细分类型。解决了采用传统方式设计隧道洞口不仅耗时耗力，且高度依赖于设计人员的经验的技术问题，相较于现有技术，本技术能够通过已建立的明暗分界里程预测模型和洞口里程预测模型来预测待设计隧道洞口的明暗分界里程和洞口里程，无需设计人员的反复尝试便可实现待设计隧道洞口的设计，从而实现高效设计，且本技术还给定了洞门类型以及洞门细分类型的统一确定方法，其设计结果不受设计人员的主观性影响，使得待设计隧道洞口的设计结果更加稳定可靠。

技术特征：

1.一种隧道洞口整体方案的智能化设计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标明暗分界里程设计值以及所述目标洞口里程设计值确定目标洞门长度，并基于潜在洞门长度表确定所述目标洞门长度的目标洞门类型的步骤包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定每个洞门类型的潜在洞门长度范围的步骤包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标洞口里程设计值、所述目标洞门类型以及所述目标隧道数据，确定洞门细分类型的步骤包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标洞口里程设计值、所述目标洞门类型以及所述目标隧道数据，确定洞门细分类型的步骤包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待设计隧道洞口的目标隧道数据的步骤之前还包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述隧道数据建立所述明暗分界里程预测模型的步骤包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述隧道数据建立洞口里程预测模型的步骤包括：

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标隧道数据输入明暗分界里程预测模型中，得到目标明暗分界里程设计值的步骤包括：

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目标隧道数据以及所述目标明暗分界里程设计值输入洞口里程预测模型中，得到目标洞口里程设计值的步骤包括：

技术总结
本申请公开了一种隧道洞口整体方案的智能化设计方法，涉及隧道施工设计技术领域，包括：获取待设计隧道洞口的目标隧道数据，所述目标隧道数据包括地形点云数据、隧道线路数据以及隧道结构尺寸；将目标隧道数据输入明暗分界里程预测模型中，得到目标明暗分界里程设计值；将所述目标隧道数据以及所述目标明暗分界里程设计值输入洞口里程预测模型中，得到目标洞口里程设计值；根据所述目标明暗分界里程设计值以及所述目标洞口里程设计值确定目标洞门长度，基于潜在洞门长度表确定所述目标洞门长度的目标洞门类型；根据所述目标洞口里程设计值、所述目标洞门类型以及所述目标隧道数据，确定目标洞门细分类型。本申请能够提升设计效率和设计精度。

技术研发人员：戴林发宝,孙文昊,肖明清,薛光桥,陈文明,杨剑,陈韶平,李家健
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5