一种隧道斜井选址方法、终端及存储介质与流程

1.本发明涉及隧道斜井建设技术领域，具体涉及一种隧道斜井选址方法、终端及存储介质。


背景技术：

2.长度大于6km的公路特长隧道，在环境、地形条件允许时常采用斜井通风并辅助主洞施工，为了最大限度的降低斜井建设规模及造价，需要在允许最大纵坡内寻找长度最短的斜井方案。
3.而现有技术中，常规做法是根据通风设计方案选定地下风机房布置的桩号段落范围后，先确定某一具体桩号，人工手动在地形图上选择可以露头的斜井洞口位置，如地表沟谷等高程相对较低的位置，根据桩号设计高程、洞口高程、斜井长度(平面投影)三要素反算斜井纵坡，当纵坡接近允许最大纵坡12％时即为桩号对应的最佳斜井洞口位置。采用上述方式分别试算地下风机房允许段落范围一定桩号间距对应的斜井方案，最后综合选定斜井最短的方案。由于手动选择的洞口位置距风机房具有平距与高程差两个参数，反算的纵坡往往偏离预定纵坡，导致上述过程需要多次试算，甚为繁琐。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种隧道斜井选址方法、终端及存储介质，采用本方案，能基于三维空间关系，采用空间作图法确定锥面与地面线的交线，可以直观准确的确定最短斜井轴线及洞口位置，一般情况下该位置具有唯一性，从而避免了在二维平面图人工操作的多次试算。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.一种隧道斜井选址方法，所述方法包括以下步骤：
7.获取隧址区地表三维模型与隧道空间轴线，在所述三维建造模型中拟定设置地下风机房的桩号及坐标，并拟定斜井纵坡值；
8.以所述桩号的坐标为顶点，以桩号处为锥顶构建倒锥体；所述倒锥体斜面的纵坡值即为拟定的斜井纵坡值；
9.提取倒锥体锥面和三维地表面之间的交线，并确定交线和地下风机房桩号之间的最短距离连线；为符合斜井纵坡要求的最短斜井走向，该连线与交线的交点即为斜井终点位置。
10.相对于现有技术中，手动选择的洞口位置距风机房具有平距与高程差两个参数，反算的纵坡往往偏离预定纵坡，导致上述过程需要多次试算，甚为繁琐的问题，本方案提供了一种隧道斜井选址方法，能基于三维空间关系，并采用作图法获得最优洞口位置，其具体方法步骤中，首先获取隧址区地表的三维建造模型，然后根据运营方案通风设计，确定初拟的地下风机位置，地下风机位置则对应隧道设计轴线桩号，即桩号位于地下风机位置处，然后再确定其高程以及斜井纵坡值；实际上，在同一桩号处，所有的斜井轴线集合起来实际上
是一个倒锥面，因此，在确定斜井纵坡值后，根据斜井纵坡值，以桩号坐标为顶点，构建倒锥体，其中倒锥体的斜面，即侧面的纵坡值即为斜井的纵坡值；而在构建倒锥体后，此时倒锥体的斜面和三维地表面之间存在交线，此时，确定此交线中的任意一点到桩号之间的距离线段，则为最短距离线段，通过此最短距离线段，便可确定斜井的轴线，而最短距离线段和三维地表面之间的交点，则为斜井洞口；通过以上步骤，采用作图法确定锥面和地表面之间的交线，则可准确的确定最短斜井轴线及其洞口位置，避免了在二维平面图中人工操作的多次验算。
11.进一步优化，获取隧址区三维建造模型后，还包括以下步骤：删除三维建造模型中的除等高线以外的图元、和不允许斜井露头范围内的等高线后，将剩余等高线提取得到新的三维空间平面；本方案中，由于三维建造模型中隧址区存在大量其它等高线和图元等，因此，为提高效率，需在三维建造模型中，对隧址区中的可以布置斜井洞口范围内的地形图进行处理，在此范围内，删除等高线以外图元，并扣除自然保护区等不允许斜井露头范围内的等高线，比如自然保护区、饮用水源保护区等的等高线，然后再将剩余等高线提取处理为三维空间平面。
12.进一步优化，在所述三维建造模型中定位桩号的坐标还包括以下步骤：确定初拟的地下风机房的位置桩号起止范围，按一定的设计间距依次建立试算点z1、z2
……
zn，n为大于等于1的整数；由于地下风机房处可布置多个桩号，因此，在具体步骤中，需确定初拟的地下风机房的位置，然后收集整理通风计算后，地下风机房可布置的桩号范围，一般以5m或10m间距确定多个桩号的坐标，其中试算点z即为坐标位置，便于根据多个桩号之间的对比，再确定最佳的斜井位置。
13.进一步优化，以所述桩号的坐标为顶点，在桩号处构建倒锥体时，还包括以下具体步骤：以多个桩号的坐标为顶点，依次在桩号处构建多个倒锥体。
14.进一步优化，在每个桩号处构建倒锥体时，还包括以下步骤：在桩号处构建倒锥体后，判断倒锥体的斜面和三维地表面之间是否存在交线，若有交线，则提取倒锥体的斜面和三维地表面之间的交线；若没有交线，则以下一个桩号的坐标为顶点，重新构建倒锥体。
15.进一步优化，提取倒锥体的斜面和三维地表面之间的交线，并确定交线和桩号之间的最短距离连线时，还包括以下具体步骤：需提取所有所述试算点倒锥体斜面和三维地表面之间的交线，并确定每个试算点与交线的最短距离连线；在确定每个试算点与交线的最短距离连线后，比较所有连线中的最短线段，该线段即为满足地下风机房和斜井设置要求的最短斜井轴线；本方案中，通过在多个桩号处构建倒锥体，再提取多个倒锥体锥面和地表面之间的交线，再对各自最短距离连线进行对比，依次确定地下风机房位置对应的最优斜井轴线。
16.进一步优化，确定试算点与交线的最短距离连线时，还包括以下具体步骤：选择桩号所在水平面为基面，其中基面平行于倒锥体顶面；再将交线投影到基面上生成平面投影线段，在所述基面内，所述交线的平面投影线段到桩号之间的最短距离投影连线则为最短距离连线到基面上的投影；为快速确定最短距离连线，本方案中，需将交线投影于隧道设计轴线所在平面内，即桩号所在平面内，并以此为基面，生成平面投影线段，而在基面内，则可快速确定平面投影线段任意一点到桩号之间的最短投影连线，此最短投影连线即为最短距离连线的投影，根据原三维参数还原，即可确定最短距离连线。
17.进一步优化，所述斜井最大纵坡值≤12％；本方案中，在无轨运输的情况下，纵坡值一般不超过12％，否则施工车辆等无法行进。
18.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
19.1.本发明了提供一种隧道斜井选址方法、终端及存储介质，采用本方案，能基于三维空间关系，采用空间作图法确定锥面与地面线的交线，可以直观准确的确定最短斜井轴线及洞口位置，一般情况下该位置具有唯一性，从而避免了在二维平面图人工操作的多次试算。
20.2.本发明了提供一种隧道斜井选址方法、终端及存储介质，采用本方案，通过几何关系进行解算，其斜井确定性由几何关系作为保证，因此可以方便的采用编程语言编写小程序自动求解，大大提高设计效率。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：
22.图1为本发明提供的斜井布置示意图；
23.图2为本发明提供的斜井布置平面示意图；
24.图3为本发明提供的倒锥体锥面和地面交线示意图；
25.图4为本发明提供的交线投影简视图；
26.图5为本发明提供的操作流程图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
28.实施例1
29.本实施例提供了一种隧道斜井选址方法，如图1至图5所示，提供了一种具体实施方式。
30.如图1和图2所示，该方法总体思路是基于三维空间关系采用作图法获得最优洞口选址方案。具体做法是根据运营通风方案设计，确定初拟的地下风机房位置，即对应隧道设计轴线桩号、高程和允许的斜井纵坡，其中无轨运输一般不超过12％，该桩号对应有隧道轴线设计高程，斜井纵坡计算可行的斜井方案，所有的斜井轴线集合起来实际上是一个倒锥面。该锥面与地表的交线即是对应满足初拟纵坡的斜井洞口位置，其中交线到风机房距离最短的位置即为最优斜井洞口，与风机房的连线即为最优斜井轴线。
31.因此，如图5所示，此方法操作流程为：
32.步骤1：首先获取隧址区的三维建造模型，然后根据运营方案通风设计，确定初拟的地下风机位置，收集整理通风计算后地下风机房可布置的桩号范围，以5m或10m间距整理桩号与设计高程表；确定可接受的斜井最大纵坡值，采用无轨运输时该值一般不超过12％；
然后对隧址区中可以布置斜井洞口范围地形图进行处理，删除等高线以外图元，并扣除自然保护区等不允许斜井露头范围内的等高线。将剩余等高线处理为三维空间平面。
33.步骤2：根据确定的地下风机房位置及如图1中的z1桩号坐标及高程位置后，在最大纵坡绘制斜井方案锥面，即以多个桩号的坐标为顶点，依次在桩号处构建多个倒锥体，如图3所示，然后观察该锥面是否与空间三维地面存在交线。
34.步骤3：在观察斜井锥面与地面是否有交线的过程中进行判断，如有交线，则确定交线与地下风机房的最短距离，该最短距离的连线即为满足条件的最短斜井方案。如无，则调整地下风机房位置(下一个桩号)，重复步骤2确定每个地下风机房位置对应的最优斜井方案。
35.步骤4：在确定该交线和桩号之间的最短距离连线时，需如图4所示，需将交线投影于隧道设计轴线所在水平面内，即桩号所在水平面内，并以此为基面，生成平面投影线段，而在基面内，则可快速确定平面投影线段任意一点到桩号之间的最短投影连线，此最短投影连线即为最短距离连线的投影，根据原三维参数还原，即可确定最短距离连线。
36.步骤5：一般情况下，通过上述方法可以获得每个等间距桩号位置对应的最优最短斜井方案，最后再对所有最短距离连线进行对比，选择其中最短的即为该隧道满足通风要求的最优最短斜井方案。
37.通过以上具体步骤，采用本方案，能基于三维空间关系，采用空间作图法确定锥面与地面线的交线，可以直观准确的确定最短斜井轴线及洞口位置，一般情况下该位置具有唯一性，从而避免了在二维平面图人工操作的多次试算；且通过几何关系进行解算，其斜井确定性由几何关系作为保证，因此可以方便的采用编程语言编写小程序自动求解，大大提高设计效率。
38.实施例2
39.在一些示例性实施例中，本实施例还提供了一种基于建筑结构构件的二三维混合裁剪终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如实施例3中用于实现“对相交构件以面域为基础进行裁剪，相对于三维布尔裁剪省略了三维实体的裁剪过程，能够大幅度提升三维软件中构件裁剪性能，并使得平面投影符合建筑工程制图要求。”目的的一种基于面域的建筑结构构件的二三维混合裁剪方法的最小技术方案。
40.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
41.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
42.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
43.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
44.本领域普通技术人员可以理解实现上述事实和方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，涉及的程序或者所述的程序可以存储于一计算机所可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：此时引出相应的方法步骤，所述的存储介质可以是rom/ram、磁碟、光盘等等。
45.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。