本发明涉及边坡施工风险预测，具体为一种岩石边坡施工三维建模方法和系统。
背景技术：
1、岩石边坡施工是土木工程领域的重要组成部分，涉及到地下工程、交通基础设施及自然灾害防治等多个方面。随着城市化进程的加快和基础设施建设需求的增加，岩石边坡的安全性和稳定性问题日益突出。针对这一问题，科学合理的施工方法和风险评估技术显得尤为重要。
2、传统岩石边坡施工建模方法在施工预测风险方面的局限性也显而易见。许多现有系统仅依赖于历史数据进行风险评估，未能有效考虑实时环境变化，如降雨、地下水位波动等，这使得施工计划难以适应动态变化的实际情况。因此，施工现场的安全隐患可能在未被及时识别的情况下逐渐累积，给施工安全带来潜在威胁。其次，传统方法在施工预测风险方面存在一定局限。许多现有系统仅依据历史数据进行风险评估，未能有效考虑实时变化的环境因素，如降雨、地下水位变化等。这种静态分析使得预测结果缺乏实时性，无法及时反映施工现场的实际风险状况。且缺乏对地质数据、施工荷载和环境影响等多因素的综合考量。这种单一化的数据分析使得施工预测风险的评估结果片面，无法全面反映边坡的稳定性和施工的安全性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种岩石边坡施工三维建模方法和系统，以解决背景技术中提到的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现，一种岩石边坡施工三维建模方法，包括以下步骤：
3、将施工区域划分为若干个边坡子区域，并利用三维绘制软件，绘制施工区域岩石边坡三维模型分布图，同时对各个边坡子区域进行位置定位，并做序号标记；
4、通过不同渠道收集每个边坡子区域的地质数据，地质数据包括岩土性质、地层结构和地下水位信息，并对地质数据进行预处理和特征提取，建立边坡数据集；
5、提取边坡子区域的边坡数据集中的地质特征并进行分析，以获取区域岩石强度qdz、摩擦角φ、粘聚力c和区域岩石裂缝指数yslf；通过训练后的风险评估模型，计算获取稳定性评估指数wdx，若稳定性评估指数wdx高于稳定阈值f，生成第一合格标记；
6、提取边坡数据集中结合地质结构、地下水流动和降雨量特征，构建边坡动态风险指数rbz，若边坡动态风险指数rbz低于动态风险阈值d，则生成第二合格标记；
7、对于同时获取第一合格标记和第二合格标记的边坡子区域，建立合格区域集合，并采集合格区域集合中预定施工数据，构建施工荷载因子p，并关联植被覆盖率fgl和交通热力指数rlzs，综合计算获取边坡风险密度值dr，采用统计分析方法进行相关性检验后，对稳定性评估指数wdx、边坡动态风险指数rbz与边坡风险密度值dr进行综合分析，获得边坡综合风险指数chi；
8、设定第一风险阈值th1和第二风险阈值th2，并与该边坡综合风险指数chi进行比对，根据不同的比对结果，制定相应的施工安全措施。
9、优选的，所述将施工区域划分为若干个边坡子区域的具体流程如下：
10、根据地形地貌、地质特征和施工要求，使用gis地理信息系统进行空间分析，并界定边坡子区域的边界；
11、通过传感器、无人机及现场调查不同渠道收集每个边坡子区域的地质数据，包括岩石性质、土层厚度和地下水位，将数据预处理后导入三维绘制软件autocad或sketchup中，获取三维模型，在三维模型中添加边坡的电子分布图，经融合生成施工区域岩石边坡三维模型分布图，利用不同的颜色和纹理表示不同的岩石类型和土层特征，对每个边坡子区域进行位置定位，并采用序号标记法为若干个边坡子区域分配标记为：bp1、bp2、...、bpn；n表示边坡子区域的数量。
12、优选的，所述区域岩石裂缝指数yslf分析的过程如下：
13、s11、从边坡数据集中提取岩石裂缝长度特征数据，通过以下公式计算获取裂缝平均长度；
14、，式中，表示岩石裂缝长度特征数据中第i个裂缝的长度值，m为边坡子区域的裂缝总数量；
15、s12、依据裂缝平均长度，结合从边坡数据集中提取岩石裂缝渗水特征数据，通过以下公式计算获取裂缝渗透性系数；
16、，式中，q表示岩石裂缝渗水特征数据中通过裂缝的水流量，表示裂缝的横截总面积，表示裂缝两侧的压力差；
17、s13、从边坡数据集中提取岩石裂缝修复特征数据，通过以下公式计算获取裂缝修复程度系数；
18、，式中，表示岩石裂缝修复特征数据中修复后裂缝强度，表示历史裂缝未修复时的原始强度；
19、s14、获取子区域岩石裂缝数量、裂缝平均长度、裂缝横截总面积、裂缝渗透性系数和裂缝修复程度系数，作无量纲化处理，通过以下公式计算获得区域岩石裂缝指数yslf：
20、，式中，表示岩石法向应力，表示子区域岩石总面积。
21、优选的，所述边坡数据集包括：岩石强度qdz、摩擦角φ、粘聚力c、土层厚度tchd、地下水位h、实时降雨量jy、水流速度s、边坡位移值wyz、沉降值cjz和植被覆盖率fgl；
22、对边坡数据集进行清洗，其中包括去除异常值和填充缺失数据，依据无量纲处理技术，对清洗后的边坡数据集进行标准化处理；
23、提取区域岩石强度qdz、摩擦角φ、粘聚力c和区域岩石裂缝指数yslf；
24、使用卷积神经网络构建风险评估模型，并以边坡子区域内的所述边坡数据集对风险评估模型进行训练和测试后，结合施工区域岩石边坡三维模型分布图，以获取融合后的风险评估模型，并提取区域岩石强度qdz、摩擦角φ、粘聚力c和区域岩石裂缝指数yslf，通过以下公式计算获取稳定性评估指数wdx：
25、式中，、、和分别表示区域岩石强度qdz、摩擦角φ、粘聚力c和区域岩石裂缝指数yslf的权重系数，表示第一修正常数；
26、预设稳定阈值f，将稳定性评估指数wdx与所述稳定阈值f进行对比分析，以判断区域边坡岩石稳定情况，包括：
27、若稳定性评估指数wdx＞稳定阈值f，表示该边坡子区域稳定性合格，适合施工，生成第一合格标记；
28、若稳定性评估指数wdx≤稳定阈值f，表示该边坡子区域稳定性不合格，不适合施工；并生成第一预警指令。
29、优选的，接收第一合格标记后，提取边坡数据集中的边坡位移值wyz、沉降值cjz、地下水位h、实时降雨量jy、水流速度s和土层厚度tchd，无量纲处理后，通过以下公式计算获得边坡动态风险指数rbz：
30、式中，表示边坡位移值wyz和沉降值cjz乘积的权重系数，、、和分别表示地下水位h、实时降雨量jy、水流速度s和土层厚度tchd的权重系数，表示第二修正常数；
31、预设动态风险阈值d，并将边坡动态风险指数rbz与动态风险阈值d进行对比分析，以判断边坡子区域的动态滑坡风险，包括：
32、若边坡动态风险指数rbz＜动态风险阈值d，表示该边坡子区域动态滑坡风险正常，适合施工，生成第二合格标记；
33、若边坡动态风险指数rbz≥动态风险阈值d，表示该边坡子区域动态滑坡风险异常，不适合施工，并生成第二预警指令。
34、优选的，对于同时获取第一合格标记和第二合格标记的边坡子区域，建立合格区域集合，并采集合格区域集合中预定施工数据，构建施工荷载因子p，所述施工荷载因子p通过以下公式计算获取：
35、，式中，表示预定施工数据中建筑材料总重量，表示预定施工数据中施工设备总重量，表示预定施工数据中施工工人总人数，dr表示单人施工工人重量，aimj表示荷载边坡子区域总面积。
36、优选的，所述交通热力指数rlzs分析的过程如下：采集边坡子区域内的人流量pt和车流量tr，通过以下公式计算获取交通热力指数rlzs：
37、；
38、其中，k，k为采样频率的个数，设置为每10分钟采集一次，表示第j采样节点的人流量，表示第j采样节点的车流量，为边坡子区域内的人流量最大承受阈值；为边坡子区域内的车流量最大承受阈值；和为权重系数：，，且；
39、将施工荷载因子p，关联植被覆盖率fgl和交通热力指数rlzs，通过以下公式计算获取边坡风险密度值dr：
40、；
41、采用统计分析方法进行相关性检验后，对稳定性评估指数wdx、边坡动态风险指数rbz与边坡风险密度值dr进行综合分析，通过以下相关联公式计算获得边坡综合风险指数chi；
42、；
43、其中，α、β、γ为权重系数，且，，，为修正系数，且。
44、优选的，设定第一风险阈值th1和第二风险阈值th2，并将边坡综合风险指数chi与第一风险阈值th1和第二风险阈值th2进行比对，获得比对结果，包括：
45、若边坡综合风险指数chi<第一风险阈值th1，表示当前施工荷载对于边坡子区域不存在施工风险；
46、若第一风险阈值th1≤边坡综合风险指数chi≤第二风险阈值th2，表示当前施工荷载对于边坡子区域存在施工风险，生成第一中等风险等级标记；
47、若边坡综合风险指数chi＞第二风险阈值th2，表示当前施工荷载对于边坡子区域存在施工风险，生成第二高风险等级标记。
48、优选的，依据生成的第一中等风险等级标记和第二高风险等级标记的边坡子区域，生成相对应的施工安全措施包括：
49、根据第一中等风险等级标记生成第一施工安全措施，包括限制施工荷载至预设施工荷载的80%，限制施工人数至正常人数的70%，并在边坡子区域施工的边坡附近加入原设计1.2倍的支撑桩或锚固桩，支撑桩或锚固桩的埋入深度增加至当前深度的120%，在裂缝区域增加嵌入当前20%的钢筋支撑，并增加20%当前排水系统，以控制地下水位；
50、根据第二高风险等级标记生成第二施工安全措施，包括限制施工荷载至预设施工荷载的50%-60%，限制施工人数至正常人数的60%，并在边坡子区域施工的边坡附近加入原设计1.5倍的支撑桩或锚固桩，支撑桩或锚固桩的埋入深度增加至当前深度的150%，在裂缝区域增加嵌入当前30%的钢筋支撑，并增加30%当前排水系统，以控制地下水位；
51、对于第一预警指令和第二预警指令的边坡子区域，禁止施工活动，并准备沙袋和锚固材料对边坡子区域进行边坡加固后，持续进行监控后，直至获取第一合格标记和第二合格标记后方可恢复施工活动。
52、一种岩石边坡施工三维建模系统，包括：
53、三维模型构建模块，用于将施工区域划分为若干个边坡子区域，并利用三维绘制软件，绘制施工区域岩石边坡三维模型分布图，同时对各个边坡子区域进行位置定位，并做序号标记；
54、第一采集模块，用于通过不同渠道收集每个边坡子区域的地质数据，地质数据包括岩土性质、地层结构和地下水位信息，并对地质数据进行预处理和特征提取，建立边坡数据集；
55、第一地质分析模块，用于提取边坡子区域的边坡数据集中的地质特征并进行分析，以获取区域岩石强度qdz、摩擦角φ、粘聚力c和区域岩石裂缝指数yslf；通过训练后的风险评估模型，计算获取稳定性评估指数wdx，若稳定性评估指数wdx高于稳定阈值f，生成第一合格标记；
56、第二动态分析模块，用于提取边坡数据集中结合地质结构、地下水流动和降雨量特征，构建边坡动态风险指数rbz，若边坡动态风险指数rbz低于动态风险阈值d，则生成第二合格标记；
57、\综合分析模块，用于对于同时获取第一合格标记和第二合格标记的边坡子区域，建立合格区域集合，并采集合格区域集合中预定施工数据，构建施工荷载因子p，并关联植被覆盖率fgl和交通热力指数rlzs，综合计算获取边坡风险密度值dr，采用统计分析方法进行相关性检验后，对稳定性评估指数wdx、边坡动态风险指数rbz与边坡风险密度值dr进行综合分析，获得边坡综合风险指数chi；
58、施工风险评估模块，用于设定第一风险阈值th1和第二风险阈值th2，并与该边坡综合风险指数chi进行比对，根据不同的比对结果，制定相应的施工安全措施。
59、本发明提供了一种岩石边坡施工三维建模方法和系统。具备以下有益效果，
60、（1）该一种岩石边坡施工三维建模方法和系统，通过对施工区域的科学划分与边坡数据集的系统建立，显著提升了施工预测风险的评估精度和实时性。首先，利用三维绘制软件生成的边坡模型能够直观地反映各个边坡子区域的地质特征，使得施工团队可以在计划阶段更好地识别潜在风险源。通过实时收集和分析地质数据，包括岩土性质、地下水位及降雨情况，该方法能够动态监测施工环境的变化，及时调整施工计划，从而有效避免安全隐患的累积。
61、（2）方法中采用的稳定性评估指数wdx和边坡动态风险指数rbz，结合多因素分析，确保了对施工风险的全面考量。与传统静态分析相比，这种综合评估手段能够及时反映边坡的稳定性变化，提升施工决策的科学性和可靠性。此外，基于边坡风险密度值dr的分析，使得施工荷载因子p，并关联植被覆盖率fgl和交通热力指数rlzs等多个因素的影响得以量化，为施工安全措施的制定提供了有力的数据支持。通过设定明确的风险阈值th1和th2，本发明能够为施工过程提供清晰的安全标准，确保施工团队在不同风险等级下采取相应的安全措施，从而大幅提高施工安全性和效率，减少因边坡不稳定而导致的事故风险。
62、（3）区域岩石裂缝指数yslf，为不同地质条件下的裂缝风险提供了量化的指标。这一综合评估体系有助于施工单位在进行施工设计和动态监测时，做出更为科学的决策，从而提高施工安全性和效率。通过综合考虑建筑材料重量、施工设备重量和工人人数等因素，施工荷载因子p能够准确反映施工活动对边坡稳定性的影响，为后续风险评估提供了可靠的基础数据。交通热力指数rlzs的计算结合了人流量和车流量的实时数据，使得对施工区域内交通状况的分析更加全面，从而能够有效识别交通对边坡稳定性的潜在影响。
1.一种岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，所述将施工区域划分为若干个边坡子区域的具体流程如下：
3.根据权利要求1所述的岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，所述区域岩石裂缝指数yslf分析的过程如下：
4.根据权利要求1所述的岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，所述边坡数据集包括：岩石强度qdz、摩擦角φ、粘聚力c、土层厚度tchd、地下水位h、实时降雨量jy、水流速度s、边坡位移值wyz、沉降值cjz和植被覆盖率fgl；
5.根据权利要求4所述的岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，接收第一合格标记后，提取边坡数据集中的边坡位移值wyz、沉降值cjz、地下水位h、实时降雨量jy、水流速度s和土层厚度tchd，无量纲处理后，通过以下公式计算获得边坡动态风险指数rbz：
6.根据权利要求1所述的岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，对于同时获取第一合格标记和第二合格标记的边坡子区域，建立合格区域集合，并采集合格区域集合中预定施工数据，构建施工荷载因子p，所述施工荷载因子p通过以下公式计算获取：
7.根据权利要求1所述的岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，所述交通热力指数rlzs分析的过程如下：采集边坡子区域内的人流量pt和车流量tr，通过以下公式计算获取交通热力指数rlzs：
8.根据权利要求1所述的岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，设定第一风险阈值th1和第二风险阈值th2，并将边坡综合风险指数chi与第一风险阈值th1和第二风险阈值th2进行比对，获得比对结果，包括：
9.根据权利要求8所述的岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，依据生成的第一中等风险等级标记和第二高风险等级标记的边坡子区域，生成相对应的施工安全措施包括：
10.一种岩石边坡施工三维建模系统，用于实现权利要求1-9中任一项所述的岩石边坡施工三维建模方法，其特征在于，包括：
