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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (S2): 269-279.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.S2.024
熊阳阳1,2, 陈海军1, 2, 韩增强3, 陈双源3
XIONG Yangyang1, 2, CHEN Haijun1, 2, HAN Zengqiang3, CHEN Shuangyuan3
摘要: 针对深埋隧道工程中钻孔图像结构面识别面临的形态多样性、跨尺度特征耦合及复杂噪声干扰等难题,提出一种基于改进U-Net的深度学习模型,实现结构面自动语义分割与几何参数定量表征。针对传统卷积网络固定感受野的局限性,在编码器路径中引入动态蛇形卷积(DSConv),通过自适应变形采样增强对不规则结构面的几何特征提取能力;在解码器路径融合高效通道注意力(ECA)机制,提升模型对关键通道特征的敏感度。基于自主构建的钻孔图像数据集(含770张图像),采用2阶段训练策略优化模型。试验结果表明,模型在验证集上的平均交并比达68.44%,总体像素准确率达93.94%,结构面类别的分割精确度为86.12%。进一步结合正弦曲线拟合算法,从分割结果中自动提取结构面倾向、倾角及宽度参数,其计算结果与人工测量值的平均误差小于2%。本研究通过深度学习与几何建模的融合,显著提升了复杂地质条件下结构面识别的精度与效率,为岩体稳定性定量分析提供了可靠的技术支撑,推动了地质勘察从经验判断向智能化的范式转变。