基于地面三维激光扫描技术的隧道全断面变形测量方法

采用地面三维激光扫描技术测量隧道全断面变形,解决数据采集和数据处理两大方面的问题。数据采集方面,为兼顾数据采集的精度与效率,通过几何分析方法对关键的扫描参数进行优化,给出测站间距和扫描分辨率的最佳取值。讨论隧道内多个测站数据的拼接方法以及不同标靶布设方式对拼接精度的影响,建议采用全局拼接方案以减少误差。数据处理方面,由于地面三维激光扫描的原始数据(称为“点云”)不能直观地表示隧道的变形,因此提出基于点云的隧道三维建模算法,使隧道变形可视化。该算法联合采用圆柱面拟合与椭圆拟合进行点云建模,并运用误差分布统计规律进行点云降噪。通过与全站仪的精度比较试验,验证地面三维激光扫描技术在隧道变形测量中的可靠性,利用隧道三维建模算法得到的变形量与全站仪的测量结果相差在2 mm以内。最后,介绍上海西藏路电力隧道以及上海长江西路越江隧道2个工程案例,第一个案例给出单空间隧道中的数据采集和数据处理的全过程及隧道变形结果,第二个案例介绍多空间隧道中的测站及标靶的布设方法。     

地铁隧道开挖过程中的变形监测分析

地铁隧道开挖过程中的变形监测是地铁隧道工程测量的重要组成部分和研究内容,变形监测对施工过程质量控制以及后期工程建成以后的安全运行有十分关键的作用。因此,这一工作在地铁隧道建设中有着举足轻重的作用,本文中,笔者从相关理论出发,结合自身经验,就地铁隧道开挖过程中的变形监测这一焦点问题作简要分析。     

三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用

在传统的地铁隧道变形监测中,测量机器人因为测量精度高且能实现监测数据实时获取,在地铁自动化监测领域得到了很好的应用和普及,但作为一种依赖监测点反映结构变形的监测手段,只能对布设有监测点的区域进行监测和预测结构的变形趋势,无法发现和掌握没有布设监测点的区域的变形情况。为了解决这种监测方法的不足和掌握地铁隧道的整体变形情况,引入三维激光扫描技术,对地铁隧道进行三维激光扫描得到隧道的点云数据文件,通过将点云拼接、计算获得隧道水平收敛值,与自动化监测数据互补,综合评估隧道结构的变形情况,在地铁隧道变形监测领域有一定的现实意义。     

一种新的城市电缆隧道变形监测方法研究

传统的城市电缆隧道变形监测方法易受到监测点数量、观测时间、劳动强度、观测条件等多方面因素的制约,且属于单点式监测模式,无法对隧道整体变形趋势进行有效监测。针对上述问题,根据矩形城市电缆隧道的特点,结合三维激光扫描技术,提出一种新的基于正交整体最小二乘平面拟合的城市电缆隧道变形监测方法,通过计算拟合平面之间夹角及距离的变化,进行隧道净空水平位移及拱顶下沉趋势的分析。实例结果表明,该方法具有较高的可行性。     

连拱隧道边坡变形的三维监测分析

连拱隧道诱发的滑坡，不但威胁着现场施工人员的安全，还可能使隧道结构出现大量裂缝或者破坏，甚至导致工程整体报废，造成不可挽回的经济、社会损失。以云南元（江）磨（黑）高速公路小曼萨河隧道为例，对隧道边坡变形进行三维监测及洞内变形监测，确定该隧道边坡三维变形的基本模式。边坡变形的三维监测表明：（1）边坡位移三维特征明显，潜在滑面位于隧道以下：（2）边坡向山外（y正方向）方向的位移量最大，主滑方向和隧道洞身斜交，以向山外运动为主，边坡测点总体的运动趋势为向隧道内部和山里转动。在隧道边坡治理中，考虑隧道边坡主滑方向的三维变形特征，取得良好的效果。对隧道边坡变形进行三维监测及洞内变形监测，并将其用于隧道边坡的稳定性分析以及后期治理具有重要的理论意义和实用价值。     

基于RANSAC-LSM拟合模型的盾构隧道断面变形研究

由于传统的盾构隧道断面椭圆曲线拟合容易受到噪声点和孤立点的影响,拟合出的椭圆有效性和精度较低,论文引入RANSAC-LSM拟合模型,即将RANSAC算法和最小二乘法(LSM)相结合对全站仪测量数据进行拟合,利用两者的优点,克服了噪声点的影响,共同拟合出高精度椭圆。同时将RANSAC-LSM拟合方法用于实际工程中,验证了该方法在盾构隧道断面椭圆拟合中的有效性。     

基于三维激光扫描技术的病害隧道监测

现有病害隧道测量方法,存在费时、费力、精度低和连续性差等问题,利用三维激光扫描技术可有效解决这些弊端。于2009年和2010年利用三维激光扫描技术进行了2次现场扫描,通过点云数据预处理和拼接等步骤获得了华蓥山隧道的点云模型。随后利用点云模型,进行了路面破损测量和隧道变形监测。测量结果显示,2010年较2009年,路面裂缝地表最大宽度增大0.009 m,到达0.045 m,裂缝发育长度和密度有所降低;隧道净高增加0.030 9 m～0.322 7 m,平均为0.179 5 m,隧道净宽增加0.021 8 m～0.058 6 m,平均为0.039 5 m。     

基于三维激光扫描技术的建筑物变形监测应用

建筑物变形监测是建筑施工后期的一项重要工作。传统的变形监测作业强度大、工作效率低等直接制约建筑物的基本应用。三维激光扫描仪的工作模式能更好的替代传统作业模式,文中通过实际案例分别应用三维激光扫描技术和全站仪技术对建筑物进行变形监测工作,对后期数据进行对比分析,更直观的反映出三维激光扫描技术在建筑物变形观测工作中的可行性。     

基于激光扫描的盾构隧道断面提取与变形研究

将三维激光扫描技术应用于盾构隧道变形监测中,提出了一种盾构隧道断面连续提取以及变形分析的方法。首先对拼接完成的点云数据利用随机采样一致性算法提取隧道局部中轴线,基于中轴线对隧道姿态进行调整以截取隧道断面,然后通过聚类去噪算法,基于点到中轴线的距离和灰度值对断面点云进行去噪处理,最后对批量预处理后的点云数据采用椭圆拟合算法获取隧道相对变形信息,提取各断面收敛变形信息,同时基于断面各点变形值生成三维变形云图。采用徕卡Scanstation c10获取上海地铁10号线隧道点云数据,实验证明本文所提出的方法在隧道断面变形监测方面具有实践意义,变形监测精度满足工程需求。     

基于全息变形监测的隧道支护评估体系研究

针对传统隧道监控量测存在的问题,引入三维激光扫描进行全息变形监测,无需标靶埋设,整体与局部变形一览无遗,克服了传统有限断面有限点监测的局限性,真实再现了隧道施工现场,完全避免了数据造假的可能。并据此构建了基于全息变形监测的隧道支护评估体系,即变形加速度管安全、累计变形管限界及经济,达到了安全与经济统一量化评估,避免了传统监测数据假安全及数据有限无法经济性评估的可能。工程应用表明,其具有明显的优势,可普遍应用于隧道。     

小浪底上中导流洞施工中的收敛变形安全监测

隧洞施工安全监测是新奥法施工中必不可少的一环.中国的许多大型水工隧洞在开挖过程中发生过大塌方事故,根据施工监测数据的分析结果,加强对不良洞段的支护,可以有效避免大塌方的发生.以小浪底施工安全监测实录,阐述了小浪底上中导洞开挖期间(1993年1月～1994年9月),收敛变形监测对小浪底上中导洞开挖中安全施工的重要指导作用.     

浅议岩溶隧道施工变形监测

岩溶是山区隧道建设中常见的地质灾害。随着城市基础建设的加快,为方便交通,隧道的修建越来越多,这就使得隧道施工的安全问题变得日趋重要。本文就某岩溶地层的隧道变形监测进行探讨,这将对隧道的施工有重要的指导意义。     

基于隧道断面相对变形率判定围岩稳定性的研究

目前常用的判定围岩稳定性手段主要是监测隧道特征点或测线位移,但这种监测方法评价围岩稳定性存在诸多弊端。为此,本文从应变能角度对隧道围岩系统势函数进行理论分析。首先推导了围岩4个分区的应力、应变及位移表达式,进而分析各个分区的应变能,据此建立了隧道围岩系统势函数,并根据软岩破坏时的全应力应变曲线特征,确立隧道围岩系统势函数尖点突变模型,提出了定量评价围岩稳定性的理论依据。利用数值模拟手段,分析了不同荷载释放系数下隧道围岩特征点或测线位移、隧道围岩系统势能、隧道断面相对变形率3类指标变化规律。根据尖点突变模型,利用3类指标对围岩稳定性做出定量评价,并对3类指标下围岩破坏时的荷载释放系数进行对比分析,探讨了利用断面面积相对变形率指标判定围岩稳定性的可靠性。     

隧道围岩变形监测及分析

结合广州增从高速公路桃园1号隧道工程,介绍了一种单独利用隧道收敛计量测周边位移和拱顶下沉的三角形量测法,重点论述了监测数据的处理分析方法,即通过选取比较最优回归分析模型,最后得到拟合结果.以监测断面ZK55+200为例,运用上述方法,判断围岩稳定性以及二次施工时机.     

浅埋段地铁隧道正上方基坑施工对隧道变形的影响

结合工程实际,对浅埋段地铁隧道正上方基坑施工对隧道变形的影响进行了研究.通过建立数值模型分析变形趋势并与实时监测数据进行对比分析,得到了基坑暴露时间对隧道的变形影响规律,并以此对施工方案进行了优化,总结的经验,可为同类工程提供借鉴.     

浅埋段地铁隧道正上方基坑施工对隧道变形的影响

结合工程实际,对浅埋段地铁隧道正上方基坑施工对隧道变形的影响进行了研究.通过建立数值模型分析变形趋势并与实时监测数据进行对比分析,得到了基坑暴露时间对隧道的变形影响规律,并以此对施工方案进行了优化,总结的经验,可为同类工程提供借鉴.     

浅埋隧道穿越不良地质段施工变形控制指标

监控量测是隧道施工的重要环节,根据现场实际情况和工程要求制定合理的控制标准是工程施工安全快速开展的前提。针对南村隧道浅埋段地质条件复杂、施工安全风险较大,制定相应的隧道变形控制标准,采取合理的施工方法,同时加强监控量测实时指导施工,及时优化或修改施工方法以适应地层的变化。