本發(fā)明涉及振沖碎石樁數(shù)字化建模，具體涉及振沖碎石樁三維模型生成方法及裝置、介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、振沖碎石樁復(fù)合地基加固技術(shù)于19世紀(jì)起源于歐洲，其技術(shù)是針對軟粘土振沖器造孔，再填入塊石加固的施工工藝。

2、對于大型基建項目而言，一般需要實現(xiàn)較深的碎石樁，對于碎石樁的質(zhì)量需要嚴(yán)格檢查，現(xiàn)有檢查手段均是依賴離散數(shù)據(jù)、對單個重點指標(biāo)進行測定。這種方法對評估碎石樁的質(zhì)量并不全面，同時，缺乏對碎石樁的三維重構(gòu)技術(shù)，無法進行視覺輔助的質(zhì)量評估，同時這些離散的碎石樁數(shù)據(jù)很難應(yīng)用于后期分析。三維數(shù)字化重構(gòu)碎石樁的難點在于：碎石樁埋于地下，僅外露一個碎石樁頂表面，無法通過有效的直接測量手段獲得碎石樁的幾何尺寸以及其它屬性參數(shù)。因此，如何生成振沖碎石樁三維模型，是評估碎石樁的質(zhì)量的一項重要需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案：

2、一方面，振沖碎石樁三維模型生成方法，包括以下步驟：

3、s1：制孔時，分別標(biāo)定終止引孔時刻對應(yīng)的位于第5層的引孔的深度l1、終止造孔時刻對應(yīng)的位于第4層的造孔的深度l2；

4、s2：制樁時，分別標(biāo)定制樁長度達到|l2|所用碎石填料重量為g2、第4層碎石樁與第5層碎石樁之間添加的反濾段厚度l3、制樁長度達到|l1|所用碎石填料重量為g1、地表面的碎石樁的樁半徑r；根據(jù)g2計算碎石填料松散態(tài)體積v2"，根據(jù)v2"與密實度系數(shù)計算碎石填料密實態(tài)體積v2，根據(jù)v2和|l2|計算出第4層碎石樁的樁半徑為r2，根據(jù)g1計算碎石填料松散態(tài)體積v1"，根據(jù)v1"與密實度系數(shù)計算碎石填料密實態(tài)體積v1，根據(jù)v1和|l1|計算出第5層碎石樁的樁半徑為r1；

5、s3：以地面與碎石樁中軸線的交點為原點o建立平面直角坐標(biāo)系，在平面直角坐標(biāo)系分層建立坐標(biāo)點，包括引孔段坐標(biāo)和造孔段坐標(biāo)，引孔段坐標(biāo)包括：a點、b點、c點，造孔段坐標(biāo)包括：d點、e點；a點的坐標(biāo)為（r，0）,b點的坐標(biāo)為（r1，（l1+l3）/2），c點的坐標(biāo)為（r，l1+l3），d點的坐標(biāo)為（r2，l1），e點的坐標(biāo)為（r2，l1+l2），r為碎石樁預(yù)設(shè)制孔（1）的半徑。

6、s4：以a點、b點、c點、d點、e點的坐標(biāo)平滑擬合生成平滑曲線函數(shù)f（x）,

7、s5：基于平滑曲線函數(shù)f（x）在三維模型成圖軟件中生成樣條曲線，對樣條曲線進行旋轉(zhuǎn)建模操作獲得實體三維柱體工程文件；

8、s6：將實體三維柱體工程文件與對應(yīng)的施工的碎石樁編號關(guān)聯(lián)后導(dǎo)入到智能振沖質(zhì)量管理平臺中。

9、進一步的，施工區(qū)域的地層分為5層，制孔時，先穿透第5層完成引孔，再穿透第4層完成造孔，當(dāng)達到第3層良好持力層時結(jié)束制孔；

10、s1具體包括：

11、s11：在第5層進行引孔工序時，根據(jù)引孔工序時的工況參數(shù)判定終止引孔時刻，記錄終止引孔時刻對應(yīng)的引孔深度為l1；

12、s12：在第4層進行造孔工序時，根據(jù)造孔工序時的工況參數(shù)判定終止造孔時刻，記錄終止造孔時刻對應(yīng)的造孔深度為l2；

13、根據(jù)引孔工序時的工況參數(shù)判定終止引孔時刻的方式為：當(dāng)“第4層開始深度上限≤引孔深度l1≤第4層開始深度下限”時，開始提取振沖電流，當(dāng)振沖電流≥5/4分層突變電流時的時刻即為終止引孔時刻；終止引孔時刻對應(yīng)的引孔深度l1為第5層與第4層的分界；

14、根據(jù)造孔工序時的工況參數(shù)判定終止造孔時刻的方式為：當(dāng)“第3層開始深度上限≤引孔深度l1+造孔深度l2≤第3層開始深度下限”時，開始提取振沖電流，當(dāng)振沖電流≥4/3分層突變電流時的時刻即為終止造孔時刻；終止造孔時刻對應(yīng)的引孔深度l1+造孔深度l2為第5層與第4層的分界；

15、第4層開始深度上限、第4層開始深度下限、5/4分層突變電流、第3層開始深度上限、第3層開始深度下限、4/3分層突變電流均為地勘閾值數(shù)據(jù)。

16、進一步的，所述v2=?v2"*ρ，ρ為密實度系數(shù)，所述r2=√v2/ π|l2|；所述v1=?v1"*ρ，ρ為密實度系數(shù)，所述r1=√v1/ π|l1|。

17、進一步的，第5層、第4層、第3層均為地層編號，第5層指現(xiàn)代沖堆積含漂砂卵礫石層al+plq42；第4層指堰塞湖相沉積細粒土層iq41；第3層指沖積堆積含漂砂卵礫石層alq33-2。

18、進一步的，三維模型成圖軟件為autocad軟件，實體三維柱體工程文件為dxf格式文件；智能振沖質(zhì)量管理平臺掃描dxf格式文件中實體三維柱體對象的ascⅱ內(nèi)容數(shù)據(jù)；智能振沖質(zhì)量管理平臺根據(jù)實體三維柱體對象的ascⅱ內(nèi)容數(shù)據(jù)生成質(zhì)量報告，智能振沖質(zhì)量管理平臺加載dxf格式文件中實體三維柱體渲染顯示。

19、進一步的，深度l2、深度l1根據(jù)振沖設(shè)備上的卷揚繩標(biāo)定數(shù)據(jù)獲得。

20、進一步的，平滑曲線函數(shù)f（x）為1個或2個，對應(yīng)樣條曲線為1個或2個；平滑曲線函數(shù)f（x）為1個時，f（x）是以a點、b點、c點、d點、e點的坐標(biāo)一起平滑擬合生成的1個平滑曲線函數(shù)；平滑曲線函數(shù)f（x）為2個時，f（x）是以a點、b點、c點一起平滑擬合生成平滑曲線函數(shù)和以c點、d點、e點一起平滑擬合生成平滑曲線函數(shù)；

21、進一步的，平滑曲線函數(shù)f（x）為2個時，s5具體為：基于平滑曲線函數(shù)f（x）在三維模型成圖軟件中生成2個樣條曲線，對樣條曲線進行旋轉(zhuǎn)建模及合并實體操作獲得包含1個對應(yīng)于引孔段碎石樁的實體三維柱體和1個對應(yīng)于造孔段碎石樁的實體三維柱體和將二者進行合并實體操作后的1個實體三維柱體的1個工程文件。

22、另一方面，本發(fā)明提供了一種振沖碎石樁三維模型生成裝置，包括：

23、存儲器，用于非瞬時性地存儲計算機可讀指令；

24、處理器，用于運行所述計算機可讀指令，所述計算機可讀指令被所述處理器運行時實現(xiàn)所述的振沖碎石樁三維模型生成方法。

25、另一方面，一種非瞬時性計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述非瞬時性計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機可讀指令，所述計算機可讀指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述的振沖碎石樁三維模型生成方法。

26、本發(fā)明的技術(shù)原理如下：

27、傳統(tǒng)技術(shù)中，一般把碎石樁理解為樁徑均勻的柱體結(jié)構(gòu)，而在某大學(xué)的振沖碎石樁復(fù)合地基加固機理試驗研究結(jié)果中，碎石樁在施工過程中，需要在造孔段內(nèi)進行碎石振沖加密，需要在引孔段內(nèi)進行碎石振沖加密，同時還需要在2段之間設(shè)置反濾段，因此，研究發(fā)現(xiàn)由于造孔段地層較深、周邊土層壓力大，引孔段地層較淺、周邊土層壓力小，因此，在反濾段為界，上方引孔段的碎石樁的樁徑形態(tài)會向上擴大，上方造孔段的碎石樁的樁徑形態(tài)會保持均勻。

28、反濾段的標(biāo)定位置是隨第5層和第4層分界決定的，其中，現(xiàn)有技術(shù)一般會直接通過地勘的方式確定第5層和第4層分界，作業(yè)時，直接按地勘第5層和第4層分界定值執(zhí)行，導(dǎo)致整個項目中所有的第5層和第4層分界都為同一定值，但在實際工程中，由于地層的變異，地勘的第5層和第4層分界定值與實際的第5層和第4層分界值并不一致，因此直接以地勘的分界定值建模將會導(dǎo)致與實際樁的形態(tài)不一致，因此為了實現(xiàn)與實際情況一致。

29、本發(fā)明采用動態(tài)法確定第5層和第4層分界，將整個碎石樁視為2個動態(tài)的大形態(tài)分段，即引孔段碎石樁和造孔段碎石樁，其中，先通過制孔過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，從中標(biāo)定出動態(tài)的第5層和第4層分界（深度l1），根據(jù)該動態(tài)的第5層和第4層分界作為后續(xù)制樁過程的參考參數(shù)，將制樁過程數(shù)據(jù)分為2個對應(yīng)的樁段區(qū)間，將碎石料添加量按照該分界分為2個部分，從而分開計算出2段碎石樁的樁半徑，然后按照該樁徑的形態(tài)學(xué)結(jié)論分開設(shè)置其具體標(biāo)定位置，例如造孔段碎石樁在形態(tài)研究結(jié)果表明其為均勻的，因此可以根據(jù)對應(yīng)計算出的樁半徑設(shè)為均勻柱體，引孔段的碎石樁在形態(tài)研究結(jié)果表明其為向上擴展形的，因此采用均勻中間值法標(biāo)定其樁半徑；在此基礎(chǔ)上，我們確定好2段的碎石樁的上下邊界的半徑即可，其中，由于在實際工程作業(yè)中，反濾段作業(yè)沒有采用振沖作業(yè)的動作，僅是填埋反濾材料，因此該段的樁徑幾乎沒有變化，但由于需要再其上進行引孔段的振沖作業(yè)，因此該段的樁徑會以平滑過渡的方式向上擴展，因此在該區(qū)間內(nèi)，本發(fā)明采用直接取碎石樁預(yù)設(shè)制孔的半徑作為樁半徑，然后在地表直接測量樁半徑作為擴徑終點；因此，最終確定碎石樁上下路徑多個坐標(biāo)點，再通過平滑擬合得到樣條曲線，該樣條曲線代表樁的輪廓線，最終我們利用三維成圖軟件對輪廓線進行三維操作即可得到與實際作業(yè)相符的三維柱體。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：

31、1、將碎石樁擬合為2個獨立的形態(tài)區(qū)域，更符合實際工程作業(yè)的最終樁形態(tài)結(jié)果。

32、2、第5層和第4層分界（深度l1）采用動態(tài)采樣的方式確定，避免擬合用數(shù)據(jù)與實際地層力學(xué)所導(dǎo)致的分層數(shù)據(jù)不一致而導(dǎo)致的一致性較差的問題。

33、3、采用形態(tài)學(xué)分段、地表直接測量數(shù)據(jù)、分段估算樁徑、形態(tài)趨勢取中確定引孔段的方式，其擬合出的樣條曲線與實際樁的輪廓曲線的相似度達到90%以上，因此所構(gòu)建的三維模型可以直觀的表達樁的形態(tài)、分段樁徑、表面參數(shù)、變化趨勢地層分層尺度等直觀維度。

34、4、采用cad軟件對樣條曲線建模，然后編輯出三維實體，最終以dxf格式輸出和交付，采用dxf將三維模型數(shù)據(jù)化，利于后續(xù)系統(tǒng)對接、數(shù)據(jù)提取等信息操作，便于后期質(zhì)量修正時，可以修改dxf中的三維模型參數(shù)，再反向再次創(chuàng)建修正后的三維實體模型（將修改后的dxf轉(zhuǎn)換為dwg格式），提高系統(tǒng)的交互便利性。