基于C-ALS的特大溶洞三维探测及其安全分析

肖厚藻^1,2，刘晓明^1,2，代碧波²，陈建宏¹，罗文贵³

1. 中南大学资源与安全工程学院2. 金属矿山安全与健康国家重点实验室3. 昆明理工大学国土资源工程学院

摘 要：在研究三维激光扫描原理的基础上,对溶洞的激光探测方法进行了研究。针对复杂溶洞激光扫描点云数据,研究了点云数据最小距离准则与最大张角准则的精简算法、三维点云数据坐标变换与数据拼接原理。以张家界向家包2号铁路隧道溶洞为例,采用C-ALS探测系统对溶洞进行了三维激光探测,对获取的溶洞点云数据经过精简、转换坐标和拼接处理后,运用三维矿业软件Dimine建立了溶洞三维模型,在此基础上完成体积计算、关键位置平剖面输出,并重点研究了平行隧道、垂直隧道及沿溶洞延伸三个主要方向上溶洞与隧道工程的三维空间位置关系,得出了不同剖面上溶洞与隧道的直线距离。研究结果对指导隧道路线规划、安全施工具有重要工程意义。

关键词：三维激光扫描;C-ALS探测系统;溶洞;点云处理;安全分析;