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原文传递一种岩土高效采样装置及其采样方法

专利名称：	一种岩土高效采样装置及其采样方法
摘要：	本发明属于岩土采样技术领域，公开了一种岩土高效采样装置及其采样方法，岩土高效采样装置包括：供电系统、岩土图像采集系统、土质检测系统、中央控制系统、钻取系统、土质分析系统、松散系数测试系统、量化分析系统、显示系统。本发明通过松散系数测试系统利用该系数能够准确推算出土方开挖或盾构施工过程中的出土量，以便准确地施工预算；计算的松散系数准确度远高于经验值；同时，通过量化分析系统提取岩土体量化指标值满足特定区间范围的点、等值线、面、地质储层网格；对几何模型进行调整优化以提高量化分析的精度，很好地实现了交互处理。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	驿涛建工股份有限公司
发明人：	叶华阳
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910200330.8
公开号：	CN110031604A
代理机构：	重庆市信立达专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	包晓静
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	361000 福建省厦门市软件园三期诚毅北大街57号1101-01室
主权项：	1.一种岩土高效采样方法，其特征在于，所述岩土高效采样方法包括以下步骤：步骤一，通过供电系统为岩土高效采样装置供电；通过岩土图像采集系统利用摄像器采集岩土图像数据；通过土质检测系统利用土质检测设备对岩土土质进行检测操作；步骤二，中央控制系统通过钻取系统利用钻机钻取岩土；步骤三，通过土质分析系统利用数据分析软件根据采集的图像、土质数据对岩土分析；对岩土原始彩色图像按照颜色通道进行分离；对原彩色图像像按照RGB颜色通道分离三张灰度图像，分别记为R通道、G通道和B通道；再进行岩土图像预处理；计算每张灰度图的预测误差组，对每张灰度图采用菱形预测方案获取岩土阴影点的预测值，跟岩土原始像素值相减，获得阴影点的预测误差序列(eR1,eR2,...,eRN)，(eG1,eG2,...,eGN)，(eB1,eB2,...,eBN)，将三张灰度图像阴影点的预测误差组成预测误差组en＝(eRn,eGn,eBn)；选择用于嵌入岩土图像的预测误差组，计算每一个预测误差组的局部复杂度LCi，找到预测误差组的临界值ρ，被替换的LSBs、压缩后的位图和岩土图像消息，修改满足LCi≤ρ的预测误差组的映射来嵌入岩土；在阴影点的预测误差直方图中嵌入岩土信息，称为阴影点集岩土嵌入；在空白点的预测误差直方图中嵌入岩土水信息，称为空白点集岩土水嵌入，阴影点集嵌入岩土信息之后，阴影像素点Xi,j被修改为X′i,j；用嵌入岩土之后的阴影点的像素来预测空白点的像素值，与阴影点集岩土嵌入类似，得到三张灰度图像空白点的预测误差直方图，嵌入岩土信息；将嵌入岩土之后的三张灰度图合并，得到嵌入岩土后彩色图像IW；步骤四，通过松散系数测试系统利用岩土测试设备测试岩土松散系数；通过量化分析系统利用分析程序土岩土体进行量化分析；步骤五，通过显示系统利用显示器显示岩土的图像、土质数据及分析结果。 2.如权利要求1所述岩土高效采样方法，其特征在于，所述松散系数测试系统的测试方法包括： 1)获取原状岩土的体积V原； 2)在不改变含水量的情况下，对原状岩土试样进行扰动，测量扰动后试样的体积V扰； 3)计算松散系数k＝V扰/V原。 3.如权利要求2所述岩土高效采样方法，其特征在于，所述步骤1)中，当被测岩土为细粒土时，用已知容积的容器采取原状岩土，记录原状岩土的体积V原；所述已知容积的容器为取土器。 4.如权利要求2所述岩土高效采样方法，其特征在于，所述步骤2)中，被测岩土为细粒土时，使用量杯测量所述扰动后土样的体积V扰。 5.如权利要求2所述岩土高效采样方法，其特征在于，所述步骤2)中，被测岩土为细粒土时，采用锄头、钉耙、切刀或铲刀工具对原状岩土试样进行扰动。 6.如权利要求2所述岩土高效采样方法，其特征在于，所述步骤1)中，当被测岩土为粗粒土时，通过挖取一个标准几何体形状的坑，测量该坑的几何尺寸，记录该坑的体积，记录为V坑，用V坑代替所述原状岩土的体积V原。 7.如权利要求1所述岩土高效采样方法，其特征在于，量化分析系统分析方法包括： (1)获取岩土体参数； (2)确定模型范围，使所选择的模型的范围包含待分析的岩土体范围并1.2适当扩大； (3)将(1)步骤中获取的位于所选模型范围内的参数作为指标量化数据进行加载； (4)地质储层网格模型构建功能，通过设置网格剖分数量，建立规则化的网格模型，满足(2)步骤中的模型范围，然后通过选取顶面和底面将网格模型限定在顶面和底面之间； (5)将获取的岩土体参数作为指标量化数据赋值到岩土体参数所在空间位置的地质储层网格模型网格上； (6)初始化属性，利用DSI算法，对未包含指标量化数据的空值网格进行赋值； (7)利用DSI算法，对初始化的属性作插值迭代计算； (8)根据测试数据与岩土体量化指标之间的函数关系进行岩土体量化指标属性赋值，成为包含岩土体量化指标属性的地质储层网格模型； (9)导入建筑物建基面空间曲面模型，并对该曲面模型网格加密，通过属性传递，基于临近网格点或单位，将(8)步骤中包含岩土体量化指标属性的地质储层网格模型的岩土体量化指标值传递到建基面模型中，成为包含岩土体量化指标属性的建基面空间曲面模型。 8.如权利要求7所述岩土高效采样装方法，其特征在于，所述(9)步骤中的包含岩土体量化指标属性的建基面空间曲面模型，将岩土体量化指标属性呈现为空间色谱的可视化云图或建基面上的等值线图；统计计算该模型的岩土体量化指标；提取岩土体量化指标值满足特定区间范围的点、等值线、面。 9.一种实施权利要求1所述岩土高效采样采样方法的岩土高效采样装置，其特征在于，所述岩土高效采样装置包括：供电系统，与中央控制系统连接，用于为岩土高效采样装置供电；岩土图像采集系统，与中央控制系统连接，用于通过摄像器采集岩土图像数据；土质检测系统，与中央控制系统连接，用于通过土质检测设备对岩土土质进行检测操作；中央控制系统，与供电系统、岩土图像采集系统、土质检测系统、钻取系统、土质分析系统、松散系数测试系统、量化分析系统、显示系统连接，用于通过单片机控制各个系统正常工作；钻取系统，与中央控制系统连接，用于通过钻机钻取岩土；土质分析系统，与中央控制系统连接，用于通过数据分析软件根据采集的图像、土质数据对岩土分析；松散系数测试系统，与中央控制系统连接，用于通过岩土测试设备测试岩土松散系数；量化分析系统，与中央控制系统连接，用于通过分析程序土岩土体进行量化分析；显示系统，与中央控制系统连接，用于通过显示器显示岩土的图像、土质数据及分析结果。 10.一种搭载权利要求9所述岩土高效采样装置的岩土高效采样综合设备。
所属类别：	发明专利