基于三维激光扫描技术确定隧道变形的新方法

从三维激光扫描技术应用于地铁隧道变形监测实际出发,研究三维激光扫描技术在隧道变形监测中的应用,给出一种适用于隧道数据采集的多站共用靶标连续拼接法。针对如何确定隧道变形的关键问题,提出一种通过建立参考系、点云格网化、剖面图提取、变形量值计算等流程确定隧道变形的新方法。将该技术应用于地铁隧道扫描实验,结果发现提出的方法能够在任意位置提取隧道断面,能够确定隧道变形量值,是一种有效的确定隧道变形的新方法。     

基于激光扫描技术的隧道变形分析方法

为了对隧道的整体变形进行全面监测,采用理论结合实验研究的方法,基于三维激光扫描技术监测隧道变形,利用代数拟合、几何拟合和基于不变矩的椭圆拟合方法,均可对扫描断面拟合,两期拟合断面的差表示了隧道断面的变形,其应用效果良好。     

三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用

随着测量技术的快速发展,三维激光扫描技术在地铁隧道收敛变形监测中的应用日益广泛。以深圳市轨道交通2号线地铁隧道自动化监测项目为例,研究三维激光扫描仪在隧道变形监测中的应用。通过LeicaScanStationP40型三维激光扫描仪对隧道自动化监测区域进行点云数据采集,并采用Cyclone9.0软件进行数据处理和分析,所得变形监测结果与传统自动化变形监测结果基本一致。将2种方法结合,可更全面掌握隧道区域的变形情况。     

应用三维激光扫描技术判定围岩稳定性试验研究

为验证采用隧道断面面积变形率判定围岩稳定性方法的工程可行性,依托某在建隧道工程进行三维激光扫描和常规监控量测的现场测试,获取监测断面的面积变形和特征点收敛数据,并对数据进行分析。研究结果表明:三维激光扫描的隧道断面变化率趋势能较好地反映隧道围岩稳定性状态;对比两种方法所得到的监测断面特征点部位的收敛曲线,可知其趋势一致、数量级接近。研究结果验证了三维激光扫描用于隧道监控量测及围岩稳定性判识的可行性,并且三维激光扫描所得到的隧道断面变化趋势信息更为丰富。     

基于Multi-agent的隧道变形监测系统

研究目的:为消除传统隧道监测维护中低频率、长周期、高费用等缺点,适应隧道即时监测护养的新兴要求,本文通过对上海地铁变形预测研究,提出一种基于多智能体的隧道变形在线监测系统。研究结论:(1)在监测系统中提出一种基于分层组件结构设计的通用Agent模型,该模型包括客户感知层、智能业务层与服务效应层,并以粗细两种化度归纳描述智能体内部结构;(2)依据Agent通用模型及隧道变形监测自身特点搭建具有6层复合结构特点的隧道变形监测系统,提出基于熟人协作沟通机制,实现系统的松耦合和低负载构造;(3)利用上海地铁变形实测数据验证预测模块Agent的工作效能,实验表明该系统具有较强的自治性、合作性,并具有一定的实用价值,对隧道监测系统的搭建有一定的指导意义。     

堡镇隧道高地应力软弱围岩段施工大变形数值模拟预测研究

高地应力软弱围岩段施工将不可避免地产生大变形,做好施工期围岩变形的预测工作对隧道安全施工至关重要。采用大型有限差分程序对宜万铁路堡镇隧道大变形段施工进行了三维数值模拟,并将模拟结果与实测变形结果做了对比,验证三维数值模拟的可靠性,掌子面与监测断面距离较近时数值模拟预测围岩变形有较高的精度,但随着监测断面与掌子面距离的增大预测误差逐渐增大。     

地面激光扫描仪的精度影响因素分析

尽管地面三维激光扫描技术正被越来越多地应用于多个领域,但对其测量数据的精度评定,至今尚缺乏必要的理论及方法支持。从分析直接测量数据出发,对该类测量仪器误差的主要来源及其对测量数据的影响情况进行了详细分析,构建了地面三维激光扫描仪单个扫描点测量数据的精度评价模型。该模型为基于地面三维激光扫描仪高精度测量项目(如变形监测)的测量成果精度评定,以及测量方案的优化设计提供了所必需的理论基础。     

计算机辅助测量在铁路隧道断面测量中的应用

铁路隧道断面测量及洞室变形监测的数字化已经成为人们重点研究的课题 ,文章介绍了如何利用计算机辅助测量技术来测量铁路隧道断面的新方法 ,同时将断面量测与洞室位移监测相结合 ,实现了隧道断面测量的数字化。在此理论基础上开发的计算机辅助隧道断面测量系统完成了隧道断面轮廓曲线的拟合、超、欠挖面积和体积、变形的监测。     

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。     

辉绿岩脉引起的隧道大变形及其形成机制EI北大核心

研究目的:以龙厦铁路吴坑隧道为例,在辉绿岩工程性质分析的基础上,结合现场监测资料对辉绿岩脉分布段围岩压力、隧道变形的特点及隧道大变形的形成机制进行研究,为辉绿岩分布地区隧道设计、施工提供指导。研究结论:(1)辉绿岩富含高岭石,具有强度低、易崩解和弱膨胀的工程特性,在卸荷应力路径下,沿卸荷方向有强烈的扩容现象;(2)辉绿岩脉的分布对围岩压力的大小及分布有十分明显的影响,岩脉出露多的断面围岩压力明显比出露少的断面大,局部出露部位比邻近未出露部位的大;(3)辉绿岩脉的分布对隧道变形也有明显影响,拱顶出露岩脉的断面拱顶下沉量较大,边墙、拱腰出露岩脉多的断面,边墙收敛变形较大,岩脉出露多的区段,隧道变形时间较长;(4)辉绿岩脉分布段隧道大变形既有膨胀变形又有挤压变形;(5)本文研究成果可用于辉绿岩分布地区隧道的设计和施工。     

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。     

大型桥梁三维激光扫描测量误差分析与控制

采用传统接触式测量方法对大型跨江桥梁结构进行测量时工作难度大且效率低,本文提出一种基于三维激光扫描技术对桥梁结构几何参数进行非接触式测量的方法。根据三维激光扫描技术的原理分析测量误差来源,从测角和测距两方面对三维激光扫描引起的误差进行试验研究,分析大型桥梁测量误差的控制方法。结果表明:测角和测距与测量误差均存在一定关系,在合适的测角和测距条件下三维扫描测量误差达到最小。采用远距离加密测点、布设控制网、减小测距和拼接误差等措施可显著减少三维扫描测量误差。以一实际工程为例,将拱肋的测试结果与高精度全站仪测试结果进行对比,验证了三维激光扫描测试精度满足工程应用的要求。     

雁门关隧道变形控制技术

研究目的:雁门关隧道处于恒山山脉,太古界变质岩地层,受多期构造运动影响,围岩稳定性差、大变形造成初期支护环纵向开裂,拱顶、拱脚喷混凝土剥落,钢架扭曲、折断,支护侵限甚至是二衬开裂等现象,给隧道建设带来极大的困难。通过隧道DK 121+203~DK 121+175段典型大变形处理案例,分析其大变形的原因,提出合理的控制变形技术。研究结论:(1)雁门关隧道变质岩地层虽属硬质岩,但复杂多变的地质条件加大了围岩变形破坏可能性;(2)根据现场施工及围岩量测情况采取信息化设计,对隧道各段采取针对性的措施,做到"岩变我变",确保施工安全,有效的控制了工程成本;(3)采用快封闭、快支护、设置临时横撑、长锚杆、大管棚、分层加强初期支护以及早施工并适当加强二次衬砌等措施可以有效的控制并稳定隧道大变形;(4)本研究成果在构造复杂变质岩地层隧道设计、施工中有较广泛的应用价值。     

挤压性围岩单线铁路隧道受力变形分布规律研究及工程应用

挤压性围岩隧道大变形问题是近年来困扰隧道建设者的突出难题之一。以丽香铁路长坪隧道为工程依托,采用数值计算与现场测试相结合的方法,研究了挤压性围岩单线铁路隧道受力变形分布规律,并应用于工程实践。主要研究结论为:(1)单线隧道受洞室形状影响,变形以水平方向为主,围岩压力以垂直方向为主;(2)支护结构均以受压为主,拱腰和墙脚是易产生应力集中的薄弱环节,实测锚杆多受拉,墙中锚杆轴力远大于拱部及墙脚锚杆;(3)实测受力变形分布规律与计算结果基本一致;(4)工程实践中通过采取断面曲率优化、加长边墙系统锚杆、两台阶法开挖、高效锚杆钻机等措施,有效控制了围岩变形,隧道结构安全稳定。     

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。     

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。     

隧道位移监测新方法的可行性探索

本文根据新奥法隧道施工中位移监测的特点，结合现代测量仪器的发展，探索了两种隧道位移监测的新方法：三维位移监测系统和隧道周边收敛的自由测站监测系统。其中，前者可以及时、快速、精确地在一个测站为多个监测断面提供可靠的三维变形量；后者可以大致在同一个测站上，以足够的精度为多个监测断面提供隧道周边收敛信息，其工效能比传统方法成倍提高。     

大断面软弱围岩隧道防塌方实时监测预警标准研究

研究目的:隧道事故统计分析表明,塌方发生数量和导致的人员伤亡远高于其他隧道灾害事故。在隧道施工中实现塌方前预警,可大大减少隧道塌方危害。而合理确定隧道塌方预警标准是实现软弱围岩隧道防塌方预警的关键,目前国内外未见成功的报道。因此,需要对隧道防塌方预警标准进行研究,以指导隧道安全施工。研究结论:(1)隧道变形量与水文地质条件、施工工法、施工进度等因素有关,目前规范中的标准值不适合直接应用于隧道塌方预警;(2)软弱围岩隧道防塌方实时监测不同于常规监测,关注的重点是拱顶相对于隧道底部或边墙的相对变形,因此采用相对变形量进行防塌方预警是可行的;(3)隧道防塌方实时监测预警基准值要根据目前规范位移限值、类似工程实测位移最大值和所在隧道工程实测数据综合确定;(4)现场试验表明,本文确定的隧道塌方预警基准值能满足隧道防塌方监测预警的需要,研究成果可应用于大断面软弱围岩隧道施工中。     

高速铁路隧道线下工程变形监测系统的开发与应用

以武广客运专线为背景,利用数据库技术与软件工程技术,研究开发了高速铁路隧道线下工程变形监测系统,该系统包括测点信息管理、数据采集、数据查询、数据处理、变形预测五个功能模块,集数据管理与数据分析处理两大功能于一体,具有友好的用户界面。以细冲子隧道为工程实例,对该系统进行评估,结果表明,该监测系统能够很好地管理监测数据,对沉降变形能进行准确的预测,具有很好的工程应用价值。     

自动全站仪隧道围岩变形非接触监测及分析预报系统研究

论述用自动全站仪结合计算机组成隧道围岩变形量测及分析系统的原理、功能及其开发应用,提出全站仪双站自由设站三维坐标非接触量测、单站独立坐标测线、双站独立坐标测线法等围岩变形量测的理论和方法,并建立相应的数学平差模型,使围岩变形非接触监测具有更好的可靠性和精度。简述全站仪机载软件、数据后处理软件的设计和开发,在机载软件控制下,无需进行对中、量仪高,全站仪可自动完成对目标点的监测,由计算机进行所有的数据处理、回归分析和预报,为隧道施工提供及时的信息反馈。