基于激光点云的隧道超欠挖自动计算方法研究

在隧道施工中,对隧道的超欠挖情况进行快速、准确的评估是保障施工安全、顺利的基础。以一段爆破施工隧道为研究对象,应用三维激光扫描仪进行隧道开挖轮廓数据采集得到点云数据,采用基于统计的滤波法对点云数据进行预处理,通过基于移动最小二乘优化的主成分分析法计算隧道轴向线,再根据所得隧道轴线计算点云切片的直方图,最后使用直方图计算隧道超欠挖方量,建立了一种简便易行的隧道超欠挖方量计算模型,并将该模型应用于一段施工隧道的超欠挖评估中。结果表明,应用该模型计算隧道超欠挖方量较传统方法更为高效,且计算精度满足实际工程要求。     

超,欠挖及其对隧道成本的影响

文章阐述了隧道开挖时超、欠挖产生的原因和超、欠挖量的计算方法。通过实例分析了起、欠挖对隧道施工成本的提高产生重要影响，从而引起施工单位的重视。文章最后提出减少隧道超、欠挖的三条主要途径：１、强化施工管理，２、实施“新奥法”技术，３、改变“宁超不大”原则指出这不符合“新奥法”精神。     

公路隧道超欠挖原因分析及控制措施

本文分析了公路隧道超欠挖产生的原因,浅谈降低或减少隧道超欠挖的措施,指出采用"新奥法"技术、强化施工管理是控制隧道超欠挖的关键,可供隧道施工时参考。     

钻爆法施工隧道超欠挖控制研究

为保证隧道爆破掘进成型质量、控制超欠挖和降低施工成本,从爆破技术、控制措施和施工管理等方面入手,通过优化爆破设计、完善施工工艺和落实管控措施,改善了爆破效果、有效控制了隧道掘进超欠挖现象。以月直山隧道施工工程为背景,根据隧道围岩构造与岩石性质,在全面分析造成隧道超欠挖的关键因素与主要环节的基础上,采取精准爆破技术和综合管控措施,进一步改善了隧道成型质量,降低了平均线性超欠挖,提高了施工进度和经济效益。     

钻爆法施工隧道超欠挖控制研究

为保证隧道爆破掘进成型质量、控制超欠挖和降低施工成本,从爆破技术、控制措施和施工管理等方面入手,通过优化爆破设计、完善施工工艺和落实管控措施,改善了爆破效果、有效控制了隧道掘进超欠挖现象.以月直山隧道施工工程为背景,根据隧道围岩构造与岩石性质,在全面分析造成隧道超欠挖的关键因素与主要环节的基础上,采取精准爆破技术和综合...     

超欠挖产生的原因及施工控制措施

山岭隧道爆破施工过程中,超挖和欠挖是不可避免的,此现象不仅以前存在,现在存在,以后还将会长期存在。近几年,各单位在如何做好超欠挖控制方面采取了很多措施并做了大量的工作,取得了一定的效果,但随着施工规模的扩张,现场管理和作业人员的认识和水平问题,控制水平又有反弹。鉴于控制和减少超欠挖,以及超欠挖对隧道的安全、质量、进度和成本的影响关系重大,本文就超欠挖原因、危害和采取的措施进行归纳总结,以共享提高。     

不同围岩条件下隧道超欠挖对支护体系的影响及控制措施

在山岭隧道的施工中,无论采用何种施工方法,超欠挖问题都不可避免。对于超前法的传统看法是“宁超勿欠”,本文改变“宁超勿欠”的思想,提倡尽量“勿超勿欠”的原则,分析超挖在不同围岩条件下对支护体系的影响,而欠挖在围岩较好的条件下一定欠挖量对支护体系的影响不是很大,此外还提出了钻爆法施工超欠挖的控制措施,在以后的施工中可采取,尽量减少隧道超欠挖,提高效率。     

隧洞工程钻爆法施工超欠挖原因及对策

随着我国水利工程的发展,我国的隧洞工程也取得了一定的发展和进步。下文中笔者将结合自己的工作经验,对隧洞工程的常见施工方法——钻爆法的有关问题进行分析,文中笔者将从工程实况、隧洞超欠挖的危害、隧洞超欠挖的原因、控制隧洞超欠挖采取的对策措施等几个方面,谈谈钻爆法施工的超欠挖产生的原因,并提出解决的建议,希望能够为促进我国的水利工程的施工做出自己的贡献。     

白竹山隧道爆破超挖原因分析与控制研究

为探明雷榕高速公路白竹山隧道爆破超挖严重的根本原因,对现场爆破参数进行了数据采集,采用炮孔角度测量装置对周边孔钻孔角度进行了精确测量,理论计算了空气不耦合装药条件下粉碎区半径及裂隙区半径,分析了周边孔布设参数对隧道爆破超挖的影响规律。研究表明：周边孔孔口位置对其孔底分布位置影响较大,周边孔的外斜角度过大是造成白竹山隧道爆破超挖严重的主要原因;不耦合装药系数为1.30时,2号岩石乳化炸药在板岩中爆破形成的粉碎区半径为2.02 cm,裂隙区半径为78.93 cm;白竹山隧道爆破降低超挖量的核心是严格控制周边孔的外斜角度,将周边孔孔口布设在距离设计轮廓线内15 cm位置,以≤3°的斜率向断面外倾斜,能够将超挖厚度控制在15 cm以内,爆破效果较好。     

点云数据获取及预处理的研究

该研究以较为完整地点云数据获取及预处理的相关流程为基线,首先论述了点云数据的特点和当前利用三维激光扫描技术获取的点云数据领域的发展现状,其在变形监测、文物保护、工民建等各类工程与领域都有较为广泛的应用。然后对点云数据的采集、数据预处理中的技术要点与难点进行了阐述,重点对点云数据的获取和预处理方面所涉及的先进方法进行了归纳总结,最后也提出了点云数据预处理领域待解决的一些突出问题。     

Second-order adjoint equation method for parameter identification of rock based on blast waves in tunnel excavation

The objective of this study is to present a method for identifying the elastic moduli of ground rock via the first- and second-order adjoint methods using blast vibration measurements during tunnel excavation. For identifying these parameters, the magnitudes of the blast force should be identified beforehand. Parameter identification is a minimization problem of the square sum of the discrepancy between the computed and observed velocities. The magnitudes of the three components of borehole pressure are assumed to be independent in each direction. The propagation of an elastic wave is assumed because the amplitude of such a wave is infinitesimal. The three-dimensional finite element method and the linear acceleration method are used effectively. The extended performance function can be expanded into a series of small constants to derive the necessary condition of minimization. The adjoint equation and the dynamic equation of motion can be used to obtain the gradient and the Hessian product of the extended performance function with respect to the parameters. The weighted gradient method and Broyden–Flecher–Goldfarb–Shanno method are successfully employed for the minimization. By applying the present identification technique at the Ohyorogi tunnel site, the fact that the computed and observed velocities are well in agreement is verified. The present method can be shown to be useful for tunnel excavation.     

基于声音特征的隧道衬砌空洞识别方法研究

目前隧道衬砌空洞检测以人工敲击判断为主,检测过程中由于受到检测人员水平、注意力等主观因素影响,检测结果存在较大不确定性,因此有必要研制一种智能化的检测装置实现空洞自动识别。文章开展了衬砌空洞敲击回声智能识别算法研究,通过提取隧道衬砌冲击回波的梅尔倒谱系数(Mel Frequency Cepstral Coefficient, MFCC)作为特征,针对敲击回声脉冲信号长度不一的特点,提出了变帧长MFCC优化算法,并面向小样本条件,建立了支持向量机(Support Vector Machine, SVM)的识别模型。试验结果表明,该模型对衬砌空洞识别准确率可达89.9%。     

Size-dependent melting point of nanoparticles based on bond number calculation

An integrated model based on bond number and bond strength in a system with a cubo-octahedral structure is developed to predict the size-dependent thermal characteristics of nanoparticles. Without any adjustable parameters, this model can be used to predict the melting point and cohesive energy of low-dimensional materials, suggesting that both depend on the size and on the atomic distance. The good agreement of the theoretical prediction with the experimental and molecular dynamic simulation results confirms the validity of the cubo-octahedron in describing the thermodynamic behaviors of nanoparticles even without considering their crystalline structures.     

一种城市环境三维点云配准的预处理方法

针对城市三维环境下LiDAR点云数据密度大、离群噪点多、分布散乱不利于后期点云帧间匹配的问题, 提出一种应用于城市环境下大规模三维LiDAR点云帧间匹配的预处理方法。首先, 将点云数据转化为均值高程图, 利用网格之间的高度梯度对点云进行地面分割处理; 然后, 通过三维体素栅格划分的方法改进了DBSCAN聚类算法, 用改进后的VG-DBSCAN对点云进行聚类, 聚类后目标点云与离群点分离, 从而剔除点云中的离群噪点; 最后, 采用Voxel Grid滤波器对点云降采样。实验结果表明, 所提方法可以对点云数据进行实时的预处理, 平均耗时为132.1 ms; 预处理之后点云帧间匹配的精确度提高了2倍, 平均耗时也仅为预处理前的1/6。     

机器视觉空间目标姿态自动测量方法研究

针对空间目标姿态测量问题,提出基于机器视觉的空间目标姿态自动测量方法,并对其中较为关键的目标靶自动分割及特征点自动排序问题进行研究。首先改进圆形目标靶的设计,通过设置区域面积及矩形度阈值,实现目标靶的自动分割,并提出基于向量夹角的圆心点阵顺序排序法,实现特征点准确快速地自动排序,最终基于张正友标定法,完成相机标定,获取目标靶在相机坐标系下的旋转矩阵,进而计算目标靶的空间姿态变化。实验结果验证:姿态解算的最大相对误差≤3%,整个姿态解算过程自动化程度较高,平均耗时2.026 s,能够满足工程测试需要。     

基于三维点云的光爆半孔率数字化检测技术

为了满足光面爆破质量检测技术快速、准确和稳定的要求,结合一爆破现场获取数据,探索光面爆破半孔位置新的识别方法。设计一种使用三维激光点云对光面爆破面进行数据获取,并提取爆破面半孔特征的算法模型。通过将点云数据的颜色特征、反射率特征和曲率特征进行比较,选取了效果较好的半孔特征点进行半孔位置拟合。完成位置拟合后提取半孔点云,并根据半孔点云数据分析半孔的特征。结果表明,该计算模型可以准确、高效的识别半孔特征,并使半孔的识别和分析受光照等外界影响更小,且更为客观准确。与传统方法相比其更好的达到爆破质量检测效果。     

基于点云三维重构的配合面装配间隙分析方法研究

在大型航空复合材料零部件装配过程中难免出现装配对接间隙,由于间隙较小,当构件固定之后内部间隙不可达,难以测量。因此,为了克服这一难题,完成装配体小间隙的测量,本文提出了利用逆向重建和虚拟装配的方式进行装配间隙测量的方案。本文基于大型航空复合材料零部件测量的背景,结合双目视觉测量原理,采用视觉与激光相结合的测量方式,研究从点云获取至装配仿真模型的逆向重建技术,在CATIA的虚拟环境下完成装配间隙的测量。     

浅析影响巷道快速掘进的因素

地下开采矿山的初期建设和生产中,水平巷道的快速掘进尤为重要,因为水平巷道占整个矿山井巷工程的90％,占总工期的60％。因此,分析影响巷道快速掘进的因素,从而提高平巷施工技术,加快掘进速度,对缩短矿山基建周期、实现矿山稳产高产、均衡生产,具有重要意义。     

基于RLC/RC模型的火花能量计算方法研究

目的:实现火花能量的精确计算。方法:建立一种包含可变火花电阻与火花电感的等效放电模型,搭建一种宽放电能量范围的静电火花发生装置,对比不同放电能量下拟合曲线与实际放电曲线差异。结果:在欠阻尼情况下,通过模型计算的放电能量与UI积分法计算的放电能量偏差在0.6%～3.2%范围内;在过阻尼情况下,形成稳定火花通道时间段内放电能量占全部放电能量比例约95%,在该时间段内,通过模型计算的放电能量与UI积分法计算的放电能量偏差在0.2%～4.3%范围内。结论:通过可变火花电阻与火花电感的等效放电模型可实现火花能量更精确的计算。