1.一种多功能掘进机辅助控制隧道超欠挖的施工方法,其特征在于,包括:获取目标隧道的设计轮廓信息和地质参数信息;基于所述设计轮廓信息和所述地质参数信息确定爆破成型对应的欠挖轮廓设计信息;基于所述欠挖轮廓设计信息和所述地质参数信息确定爆破点位信息和爆破药量信息;在完成爆破后,对爆破后轮廓进行扫描,以获取爆破后轮廓信息;控制多功能掘进机对所述爆破后轮廓信息进行精修找平,以使实际轮廓信息接近所述设计轮廓信息;所述基于所述设计轮廓信息和所述地质参数信息确定爆破成型对应的欠挖轮廓设计信息,包括:根据所述地质参数信息和隧道断面不同区域的位置,采用差异化的欠挖偏移规则,确定各区域的欠挖偏移值,其中,所述差异化的欠挖偏移规则包括不同地质条件和不同适用区域下的欠挖偏移值的对应关系;采用法线偏移算法对设计轮廓进行处理,依据所述各区域的欠挖偏移值对轮廓点进行沿法线方向内偏移,通过Bezier曲线平滑算法对欠挖轮廓线进行连续重构,形成二维欠挖轮廓线;对所述二维欠挖轮廓进行纵向延拓,生成三维欠挖轮廓面,以确定爆破成型对应的欠挖轮廓设计信息。
2.根据权利要求1所述的一种多功能掘进机辅助控制隧道超欠挖的施工方法,其特征在于,所述方法还包括:对所述欠挖轮廓设计信息进行完整合理性校核,以优化所述欠挖掘轮廓设计信息,其中,所述完整合理性校核是通过轮廓闭合性校核算法、自交冲突检测算法、结构净空校验算法和初步围岩稳定性模拟算法验证得到的。
3.根据权利要求1所述的一种多功能掘进机辅助控制隧道超欠挖的施工方法,其特征在于,所述基于所述欠挖轮廓设计信息和所述地质参数信息确定爆破点位信息和爆破药量信息,包括:根据所述欠挖轮廓设计信息的空间位置、围岩强度、岩体完整性和设计断面结构,将隧道断面划分为多个布眼区域;针对每个所述布眼区域采用法线方向等距偏移方式,沿欠挖轮廓线生成所述爆破点位信息,其中,所述爆破点位信息包括爆破孔的位置信息、方向信息和深度信息;根据围岩的单轴抗压强度、炸药类型、爆速和爆破效率,采用能量均衡模型计算每个爆破孔的单位装药量与总装药量;采用差异化装药策略,对拱顶、拱腰和边墙不同区域设置不同的爆破参数,控制爆破范围与成型精度。
4.根据权利要求3所述的一种多功能掘进机辅助控制隧道超欠挖的施工方法,其特征在于,所述采用差异化装药策略,对拱顶、拱腰和边墙不同区域设置不同的爆破参数,控制爆破范围与成型精度,包括:根据所述爆破点位信息所属的区域类型,将隧道断面划分为拱顶区、拱腰区和边墙区;为每个区域设置装药调整系数,其中,所述拱顶区的装药调整系数小于1.0,所述拱腰区调整系数为1.0~1.1,所述边墙区调整系数大于1.1;结合所述装药调整系数,确定各爆破孔的最终单位装药量和总装药量;根据所述区域类型分别设置爆破装药结构和起爆延时参数,其中,所述拱顶区采用间断装药并延时起爆,所述边墙区采用连续高密度装药并提前起爆。
5.根据权利要求1所述的一种多功能掘进机辅助控制隧道超欠挖的施工方法,其特征在于,所述控制多功能掘进机对所述爆破后轮廓信息进行精修找平,以使实际轮廓信息接近所述设计轮廓信息,包括:将爆破后轮廓信息与设计轮廓信息进行空间配准,计算各轮廓点的偏移量并提取偏差超限区域作为精修目标区域;基于所述精修目标区域生成多功能掘进机的作业路径信息,其中,所述路径信息包括作业起止位置、作业顺序、修整深度和工具接触角度;控制多功能掘进机的工作头根据所述作业路径执行精修作业,去除多余岩体或突起部分,使所述实际轮廓信息趋近于所述设计轮廓信息;作业完成后对修整区域进行再次扫描,若扫描结果显示仍存在偏差超过设定阈值,则触发二次精修流程,直至所述实际轮廓满足设计精度要求。
6.根据权利要求5所述的一种多功能掘进机辅助控制隧道超欠挖的施工方法,其特征在于,所述基于所述精修目标区域生成多功能掘进机的作业路径信息,包括:将所述精修目标区域离散为多个精修任务单元,并构建包含各任务单元之间可达关系的路径搜索图;设定路径代价函数,以蚁群个体的信息素浓度引导路径探索过程;构建多目标适应度函数;通过多轮蚁群进化迭代,生成一组Pareto最优路径集;从所述Pareto最优路径中选取综合作业成本最低的路径,作为精修作业路径,并输出所述作业路径信息。
7.根据权利要求6所述的一种多功能掘进机辅助控制隧道超欠挖的施工方法,其特征在于,所述多目标适应度函数包括路径总长度、切削能耗、加工效率和掘进机姿态切换次数。
8.根据权利要求5所述的一种多功能掘进机辅助控制隧道超欠挖的施工方法,其特征在于,所述方法还包括:基于第一次精修作业完成后的扫描结果,识别残余偏差仍超过设定精度阈值的局部区域,作为二次精修目标区域;重新生成专用于二次精修的局部细化路径,采用高精度低速切削模式,并适配多功能掘进机的末端柔性操作臂进行限域作业。
9.一种多功能掘进机辅助控制隧道超欠挖的施工控制系统,用于执行权利要求1至权利要求8任一项所述的方法,其特征在于,包括:第一获取单元,用于获取目标隧道的设计轮廓信息;第一确定单元,用于基于所述设计轮廓信息确定爆破成型对应的欠挖轮廓设计信息;第二确定单元,用于基于所述欠挖轮廓设计信息确定爆破点位信息和爆破药量信息;第二获取单元,用于在完成爆破后,对爆破后轮廓进行扫描,以获取爆破后轮廓信息;控制单元,用于控制多功能掘进机对所述爆破后轮廓信息进行精修找平,以使实际轮廓信息接近所述设计轮廓信息。