长大引水隧洞长期运行安全检测技术体系研究

针对长大引水隧洞长期运行安全检测难题,采用隧洞排水放空后三维激光扫描与水下机器人在水检测方法,开展综合应用研究。通过三维激光扫描获取隧洞高密度三维点云模型,融合高精度变形分析、缺陷提取及三维可视化技术,进行毫米级变形量色谱分析、表面细微裂缝自动提取,建立洞壁缺陷三维可视化数据库。为减少隧洞放空频次,利用适应隧洞狭小封闭空间环境的水下机器人系统,搭载多波束三维扫描声呐、水下高清摄像机、惯性导航定位系统等多元检测与定位传感器,开展整体普查和局部详查相结合的常态化水下检测,跟踪缺陷发展变化。在锦屏二级长引水隧洞末端连续3年开展了水下检测,结果显示,集渣坑淤积性态、冲蚀剥落及磨损露筋等缺陷与隧洞放空检测结果总体吻合,隧洞水下检测与三维激光扫描及设计典型断面中误差分别为22 mm和29 mm。应用结果表明,水下检测弥补了三维激光扫描需频繁放空隧洞所带来的不利影响,同时三维激光扫描避免了隧洞水下长距离检测机器人可达困难等问题,构建三维激光扫描和水下机器人检测相结合的引水隧洞长期运行安全检测技术体系,可满足工程运行安全评价需要。     

穿黄隧洞形变检测及三维数字仿真管理系统研究

穿黄工程是南水北调中线总干渠穿越黄河的关键性工程,其中穿黄隧洞工程技术难度最大。穿黄隧洞采用双层衬砌结构,工程地质条件复杂,其在多变的水土压力作用下的变形情况直接关系到穿黄隧洞的运行安全和南水北调中线工程的正常供水。以三维激光扫描技术为工具,获取了穿黄隧洞过水面的三维信息,采用自主研发的"隧道形变检测/监测系统"对隧洞进行形变检测,并建立了穿黄隧洞三维数字仿真管理系统。将测绘技术应用于穿黄隧洞的运行管理,可提供可靠的技术支撑。     

南水北调穿黄隧洞变形监测方法探讨

通过分析南水北调中线工程穿黄隧洞的变形影响因素,系统研究了已有隧洞变形监测方法的适用性,并通过对比,指出三维激光扫描技术在隧洞变形监测中具有独特优势。总结了穿黄隧洞现阶段使用的变形监测方案,指出,在继续使用已有的接触式检监测方法的基础上,引入三维激光扫描技术,能为穿黄隧洞运行提供更全面的安全保障。     

基于三维激光扫描技术的水工隧洞变形量高精度计算方法研究

在水力发电站引水隧洞变形监测中,采用三维激光扫描技术可以整体、直观、准确掌握隧洞结构变形情况。而隧洞变形量计算不能直接获取,需要通过对高精度、高密度点云数据建模计算。文章针对水工引水隧洞的特点,提出在变形量计算过程中采用点云密度去噪法和应用改进的ICP算法对断面角度微元点云进行匹配,实现隧洞变形量的高精度提取和变形量3D可视化显示。通过工程试验表明,上述方法能有效去除噪点影响、精确识别洞壁微小变形,展现了其在水工引水隧洞变形监测中的可靠性和优越性。     

长距离输水隧洞缺陷检测新技术

本文介绍了长距离输水隧洞缺陷检测的特点和重要性,分析了人工普查法的弊病,提出采用高分辨率红外热成像仪检测渗漏缺陷、高精度三维激光扫描仪检测表观缺陷的方法替代传统的人工普查法,辅以测距仪定位、数字地质雷达检测内部缺陷,并在深圳龙茜供水工程输水隧洞进行了现场试验。该技术缩短了检测占用现场的时间,具有检测速度快、数据采样率高、数字化的特点,为长距离输水隧洞缺陷检测提供了全新的方法。     

三维激光扫描技术在城市排水暗涵检测评估中的应用

城市排水暗涵因其建成时间长,地理位置不明确,隐患隐蔽性强、危害大,导致日常运维困难。传统测量、检测手段受暗涵涵内条件影响,局限性大,短时间内无法准确获取暗涵的空间信息。以三维激光扫描技术在深圳市某暗涵检测评估中的应用为例,介绍三维激光扫描技术的作业流程、内业处理流程、成果展现形式,证明三维激光扫描技术能够快速准确地获取暗涵的三维空间信息及隐患信息,总结该技术在暗涵检测评估中的优缺点,可为暗涵的检测评估提供新的方法。     

三维激光扫描仪测量隧洞的关键技术

在特长引水隧洞工程测量中,如何确定三维激光扫描仪的控制点间距,保证扫描得到的隧洞轴线点点位偏差小于5 cm,是三维激光扫描测量的关键参数。美国FARO三维激光扫描仪在引水隧洞中的应用并不多见,无同类研究可借鉴。通过实验,对大量观测数据进行整合研究计算,最终确定了三维激光扫描测量的关键参数。     

三维激光扫描技术在引水隧洞检修中的应用

三维激光扫描技术是国际上近年发展的一项集光、电和计算机技术于一体的新技术,利用该技术可以快速、精确地获取空间数据。锦屏二级水电站引水隧洞放空检修时发现少数洞内存在混凝土破损情况,但受时间与费用等因素限制,难于以采用常规手段详细检查混凝土表面缺陷与变形等问题。通过采用三维激光扫描技术对隧洞进行全断面扫描,及时探查了混凝土表面的缺陷并进行了处理,确保了工程安全运行;同时,还得到混凝土表面的三维坐标信息,建立了混凝土表面缺陷基准数据库,可为后续进一步分析混凝土表面缺陷的变化情况提供参考。     

三维激光扫描技术在水工隧洞测量中的应用

三维激光扫描是一种全自动高精度立体扫描技术,能够快速获得完整的原始测绘数据,并通过三维建模,高精度还原扫描实物。针对水工隧洞线路长、断面小的特点,将该技术应用于隧洞断面扫描,可快速、准确、高效地测量隧洞断面尺寸,判断侵占混凝土结构的部位,并使施工中常见的轴线偏移、高程偏差及超欠挖等问题得到有效控制,三维激光扫描技术能够为隧洞高质量施工提供数据支撑。     

三维激光扫描仪自由设站法在施工期水工隧洞变形监测中的应用

针对施工期水工隧洞工况恶劣、环境复杂多变的特点，设计了一种三维激光扫描仪自由设站的监测方法，通过在隧道顶部设置固定不动的若干个靶球作为公共基准点，将每期扫描的点云都通过公共点配准到相同的坐标系统下，通过专业三维变形分析软件计算出隧洞在施工期的变形情况。该方法无需在隧洞中事先布设固定观测墩，极大降低了观测成本，且观测实施过程受到施工干扰小，通过实际案例论证，该应用能够有效提取施工期水工隧洞的三维形变。