基于三维激光扫描技术的隧道围岩参数反演分析

将三维激光扫描技术应用于温州绕城高速公路南山隧道施工期的变形量测中。首先相隔4个工日进行2次扫描得到2期隧道点云数据,通过对点云数据分析和处理得到隧道初期支护段空间变形场,从中提取断面的拱顶沉降作为隧道围岩参数反演分析的实测值。然后建立隧道三维有限元模型对围岩弹性模量、黏聚力和内摩擦角进行反演分析。结果表明:三维激光扫描监测可以快速获取隧道空间变形场,为隧道围岩参数反演分析提供足够的有效数据,弥补了传统监测方法的不足;当围岩弹性模量为1 GPa,黏聚力为200 k Pa,内摩擦角为28°时拱顶沉降模拟计算值与实测值吻合度最高。反演所得围岩参数均低于隧道设计阶段根据地质勘查报告的估算值,可用于隧道支护参数动态设计,降低工程成本。     

基于收敛约束原理的复杂地质隧道监控量测综合分析

隧道开挖工程中围岩与支护结构之间的"相互作用"和"动态作用"对隧道开挖施工的安全性和结构的稳定性具有关键作用。收敛约束原理是分析隧道围岩特征和支护结构特征的一种重要方式。文章通过理论分析、数值计算、现场监测综合分析方法,结合攀大高速宝鼎隧道,对复杂地质条件下大断面隧道的围岩支护稳定性进行分析。通过数值计算建立了围岩特征曲线,理论分析了复合结构支护特征方程,建立了复合支护结构并联模型;通过现场监控量测与理论分析相结合的方法综合分析隧道围岩支护结构的稳定性。结果显示现场实测与理论分析误差较小,对于采用现场监控量测指导支护施工具有理论指导意义,同时对于类似复杂地质条件下的大断面隧道支护提供借鉴和参考。     

软弱围岩隧道CRD法施工围岩稳定性评价指标研究

通过对新建铁路巴准线上十几座软弱围岩隧道CRD法施工过程中的现场监控量测,获取隧道围岩拱顶沉降和周边收敛数据,运用Matlab对监测数据进行统计分析,发现隧道施工过程中围岩变形特性,得到围岩变形稳定时拱顶沉降值和周边收敛值,以此确定软弱围岩隧道CRD法施工阶段围岩稳定性评价指标,可为同类隧道施工围岩稳定性评价提供参考。     

基于收敛约束原理的高铁隧道力学分析

1 概述 隧道工程的核心问题是保证隧道围岩的稳定性,科研人员在隧道围岩稳定性控制方面进行了大量研究,提出了围岩塑性区分布、位移场、应力场、块体稳定性安全系数等一系列指标,作为围岩稳定性的评价标准,取得了较好的研究成果[1-4].在隧道围岩稳定性分析中,解析方法、数值方法、人工智能方法、经验类比法等得到了大量成功应用[5-8].在隧道工程中,变形量测远比应力量测简单、准确,可作为直观的指标反应隧道稳定性.因而基于隧道围岩变形控制的“收敛-约束”法在隧道工程中得到了大量应用[9-10]. 结合张家口—呼和浩特铁路(张呼铁路)福生庄一号隧道,采用“收敛-约束”法原理,对Ⅳ级围岩条件下大断面高铁隧道的稳定性及初期支护的安全性进行系统评价.     

复杂条件下隧道围岩变形特征

研究目的:新七道梁隧道是甘肃省在建的开挖断面最大的公路隧道,地质条件复杂。研究复杂条件下长大隧道围岩变形分布规律,可以指导隧道开挖支护设计施工,这也是隧道信息化施工的重要手段。研究方法:在现场布设收敛大量量测断面,并长期监测,对隧道围岩收敛测量数据进行曲线分析。研究结果:结果显示隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。包括3个阶段,即急剧变形阶段、缓慢增长阶段、基本稳定阶段。新七道梁隧道围岩变形具有变形较均匀、收敛速度快、变形小、拱顶下沉较水平收敛变形大的特征,这是地质条件、施工技术、周围环境综合作用的结果。表明隧道区围岩条件较好,自稳定性能强,隧道开挖支护设计施工技术科学合理,支护结构较强。围岩变形分析动态反馈于施工中,取得令人满意的结果。研究结论:地质条件复杂、岩性、空间位置变化频繁地段围岩变形变化大,应引起特别注意,并制定相应施工措施。     

超小净距大断面隧道原位扩挖CD工法应力变形特性研究

如何确保隧道原位扩挖安全是隧道施工中面临的新课题。结合大帽山隧道的工程实践,通过围岩内部周边收敛、拱顶沉降、初衬与二衬间应力、钢支撑应力、围岩压应力的现场监控量测工作,研究复杂地质条件下原位扩挖CD工法施工形成大断面小净距隧道时围岩及支护的应力变形特性;阐明CD工法开挖时围岩内部周边收敛的变化趋势、特点及位移场,相邻导洞施工时的相互影响,围岩与支护间的相互调整变形机制。研究成果可为类似隧道工程的设计、施工、监测和进一步的研究提供参考和借鉴。     

三维激光扫描技术在隧道形变监测中的应用

对三维激光扫描技术在隧道形变监测中的应用进行了初步研究。实验使用Leica Scan Station P40三维激光扫描仪对常州地铁1号线隧道进行扫描,将处理后的点云数据通过徕卡隧道形变监测系统进行隧道断面净空计算。将利用三维激光扫描技术得到的隧道断面成果与利用传统全站仪测量得到的隧道断面成果进行对比,讨论并分析三维激光扫描技术在隧道形变监测中的技术优势和存在的问题,对三维激光扫描技术在隧道形变监测中的应用具有指导意义。     

唐家塬隧道穿越滑坡段的综合整治技术及评价

研究目的:以西宝高速公路唐家塬隧道为工程背景,探讨隧道穿越滑坡段的变形与围岩压力分布情况。在滑坡稳定性分析的基础上,提出针对性滑坡体综合整治措施;采用多方位的监控量测措施全程监控隧道开挖施工扰动对滑坡体变形的影响,并对滑坡体和隧道的稳定性进行评价。研究结论:(1)唐家塬隧道开挖前期,滑坡基本稳定,掌子面推进到距离监测断面50 m处,滑坡体变形增大,且掌子面到达监测断面时,监测点位移变化速率最大,随着隧道支护和抗滑桩加固作用的发挥,在掌子面推进到距离监测断面30 m后,滑坡基本恢复稳定;(2)监测初期,由于滑坡和地形偏压的影响,围岩压力显著增大,随着隧道支护作用的加强,逐渐趋于稳定,且围岩压力和地表沉降出现明显不对称现象;(3)本文探讨穿越滑坡段隧道施工与其相互影响,提出综合整治方案,并开展隧道的变形与围岩压力监测,其对类似工程选线、整治具有一定借鉴作用。     

基于激光扫描的隧道变形监测的误差来源及变形分析

研究目的:采用误差分析理论和工程实验应用研究方法,在介绍三维激光扫描技术的隧道变形监测流程的基础上提出隧道环境下扫描仪测距、测角、环境影响和数据处理引起的误差,讨论其特点,实验各因素对隧道变形分析的敏感性,研究三维激光扫描技术应用于隧道环境进行变形监测的误差来源和影响规律。研究结论:(1)三维激光扫描仪用于隧道变形监测的误差有多源性,测距、测角、环境影响和数据处理引起的误差可以根据其特点采用相应的措施加以减弱或控制;(2)隧道直径的变化、隧道断面扰动频率和倾斜不影响变形误差,系统噪音和随机噪音对变形误差有较大的影响;(3)对于有大量遮挡数据集的隧道断面,只要遮挡率不超过60%,变形监测和分析误差就不会有大的变化;(4)研究成果可应用于隧道安全监测。     

光电测量方法在盾构隧道收敛监测中的可行性研究

针对盾构隧道收敛监测常见的3种光电测量方法开展可行性研究,并进行对比分析。三维激光扫描技术采用静态架站式数据采集,针对获取的圆形盾构隧道点云数据利用激光雷达隧道测量检测软件进行隧道轴线输入、迭代式断面中心拟合与噪点过滤、断面提取、椭圆拟合、生成断面测点图和椭圆拟合曲线图等处理来获取隧道收敛值;TS60全站仪利用免棱镜测距功能获取收敛值,徕卡D2手持测距仪利用直接测量获取收敛值;通过对3种光电测量方法获取的盾构隧道管环横径值进行数据分析。研究表明：3种测量方法均可以满足地铁隧道收敛变形监测指标要求;针对测量误差在±3 mm内,三维激光扫描和测距仪直接测量的横径值差异较小,且分布区间较为集中;三维激光扫描与全站仪免棱镜测量的横径值差异较为分散;全站仪免棱镜与测距仪测量的横径值差异较小,分布区间较为集中。综合可知,针对隧道横径值测量,三维激光扫描和测距仪测量的效率与效果优于全站仪免棱镜测量;三维激光扫描和手持测距仪两种隧道横径测量方法在技术与精度上是完全可行并且可靠的。     

敖包梁隧道围岩与支护结构稳定性研究

隧道围岩与支护结构稳定性问题一直倍受岩土工程界关注。采用室内试验方法研究煤系岩层高岭石峰值及峰后力学特性,基于Mohr-Coulomb强度准则的岩石峰后应变软化理论,构建敖包梁隧道三维有限差分数值模型,计算隧道围岩变形特征曲线及纵剖面变形曲线,结合收敛-约束法分析隧道围岩与支护结构安全稳定性,通过现场监测,验证数值模型及计算方法的合理性。研究表明:采用理想弹塑性模型计算的隧道围岩安全系数小于应变软化模型的计算结果;分析现场监测数据可知,考虑应变软化的围岩与支护结构相互作用关系更符合工程实际情况,采用收敛-约束法计算隧道安全稳定性更加直观。     

全站仪遥测技术在洛香铁路隧道围岩变形监测中的应用

隧道及地下工程中,采用数码相机、全站仪等仪器摄取工作面及隧道断面的有关数据,如地质数据、变形数据,可以方便、可靠地推定围岩的级别,进行三维地质分析以及进行隧道净空变形的观测等。重点介绍利用全站仪的遥测技术观测围岩净空位移,自动采集隧道围岩净空位移量测外业数据,对数据进行计算机自动分析处理,快捷方便地获得量测成果,并以准确、直观的图形及报表数据输出,及时为围岩稳定性判断和指导施工提供数据依据。     

基于自由测站的隧道围岩收敛非接触监测的新方法研究

为了满足长大隧道快速、安全施工的需求,通过分析隧道周边围岩的变形规律,提出了一种基于全站仪自由测站的隧道围岩收敛非接触监测的新方法。研究表明,利用所述的新方法,能够快速、准确地完成隧道施工期间的拱顶下沉和净空变化量测工作。与传统的监控量测手段相比,新方法不仅能适应恶劣的洞内测量环境,达到及时反馈围岩收敛变形信息的目的,而且能够满足相关规范的精度要求,为隧道监控量测开辟了新的途径。     

基于机器视觉及结构光的隧道围岩结构变形测量方法及系统应用

隧道结构和支护体系的稳定性和安全性对隧道施工十分关键,为确保施工质量和安全,避免意外情况发生,需要对隧道施工过程进行监控,以及时采取应对措施。研究基于机器视觉及结构光的隧道围岩结构变形测量方法,采用测量相机实时采集隧道截面的线结构光图像,进行结构光中心提取,形成检测线,通过将检测线与历史检测线（基准线）进行对比分析,同时结合参考结构光源发出的基准轮廓结构光,校正主站自身位移,得到隧道全断面的变形测量结果。基于上述测量技术研制的系统在我国西南地区某隧道进行实测验证,其输出的拱顶沉降、周边收敛等测量值与全站仪测量的变形趋势吻合,测量精度及测量实时性满足要求,可进一步推广应用到更多的建设期隧道中,进行自动实时围岩结构变形监控量测,及时发现结构变形风险,保障隧道施工安全。     

土质隧道施工期围岩变形性状的分析研究

依托天恒山隧道为背景,利用监控量测手段得到某一典型断面围岩的变形规律,同时利用有限元软件进行三维模拟分析,并将二者所得结果加以对比,得出隧道在开挖扰动下围岩的变形规律.在此基础上对该类地区土质隧道的开挖与支护方法以及支护时机提出一些建议.     

三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中的应用

地铁隧道土建施工完成后为了对线路进行调线调坡,需要对地铁隧道进行断面测量,三维激光扫描技术与常规测量方法相比具有非接触式测量、可高密度采集空间三维点云数据等特点,为地铁断面测量提供了新的技术手段。介绍三维激光扫描技术的基本原理和在地铁隧道断面测量中的方法,并结合南宁地铁1号线隧道断面测量工程实例,对三维激光扫描技术在地铁隧道断面测量中应用的可行性进行探讨。断面测量成果不仅为线路进行调线调坡提供依据,而且还可以为后续的隧道模型构建、隧道变形分析以及铺轨和设备安装等工作提供相关应用和支持。     

隧道围岩变形影响因素分析

新七道梁隧道地质条件复杂,本文对复杂条件下长大隧道影响围岩变形的施工因素进行分析。采用有限元法模拟施工中围岩的力学特征,表明隧道施工对围岩变形影响显著。同时,在隧道内布设大量收敛值量测断面,并长期监测,对隧道围岩收敛测量数据进行曲线分析。结果显示隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。变形包括三个阶段,即急剧变形阶段、缓慢增长阶段、基本稳定阶段。同时分析开挖方法、支护结构、邻近施工、施工工序等施工因素对围岩变形的影响。结果认为施工中开挖初期对围岩变形影响最大,而设置仰拱可减小隧道围岩变形,因此应选择对围岩扰动小的开挖方法,并及时进行后序施工。将围岩变形施工因素分析动态反馈于施工中,取得满意结果。     

全断面免棱镜超欠挖隧道洞内监控量测技术

以新建云桂铁路(广西段)站前工程YGZQ-4标段和新建成兰铁路CLZQ-5标段所涵盖的复杂地质条件下在建的3座隧道施工实例为依托,采用全断面免棱镜超欠挖测量技术,遵照围岩量测设计理念,结合新奥法围岩自稳的宗旨,并结合现场施工经验总结出了全断面免棱镜超欠挖隧道洞内监控量测的关键技术。该技术通过利用现代全站仪免棱镜测量功能与全断面点位移观测方法、隧道超欠挖测量技术相结合并应用于监控量测工作。通过在隧道内埋设全断面量测点,编制隧道超欠挖测量程序,设定测量标准断面,通过量测,检测点即为量测点,可达到快速测量、数据简洁、操作简单快捷,科学指导隧道施工。     

高原冻土鄂拉山隧道施工变形监测分析

隧道施工监控量测可以提供拱顶沉降、水平收敛等数据,供建立变形监测模型,根据模型可预测监控量测数据的走势,进而指导隧道施工。本文首先对变形监测的原理和方法进行介绍,然后结合鄂拉山隧道施工过程中的变形监控模型预测结果,综合分析冻土隧道变形规律,并依据出口浅埋偏压段的观测结果调整了施工方案。后续监测显示,洞内变形得到了有效控制,拱顶沉降和水平收敛处于趋稳状态。     

软岩公路隧道围岩变形影响因素探讨

以三个不同地区的软岩隧道为工程背景,依据施工现场对拱顶沉降和水平收敛的监测数据,探讨软岩隧道围岩变形的影响因素。研究结果表明:围岩的变形与埋深、断面形式、围岩级别以及围岩岩性密切相关;围岩变形的增量并不一定与隧道的埋深成线性关系;断面形式对围岩变形的影响明显大于施工方法对围岩变形的影响。由于不同地区的地质条件千差万别,岩石岩性和分布特征也可能存在较大差异,这种差异往往对围岩变形起到决定性作用。因而在隧道工程设计和施工阶段,不能完全照搬经验类比法,应依据信息化施工对围岩的稳定性进行监控,进而调整相应的支护参数和施工方法,从而实现施工安全和工程造价利益的最大化。