地铁安全监测中基于三维激光扫描技术的隧道形变分析方法

基于三维激光扫描技术所获地铁形变监测数据的海量点云特性,提出隧道形变分析新方法。详细阐述了建立参考系、点云分割、格网化、差值计算、形变分析等步骤,并以正在监测的地铁隧道为例进行试验分析。试验分析结果发现:隧道形变分析新方法能确定隧道形变位置和形变大小,并将结果直观显示出来,能有效地衡量隧道形变。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于物联网的运营地铁隧道结构健康监测系统软件平台开发

建立基于三维全景监测技术的运营地铁隧道结构健康监测系统,对武汉地铁3号线跨江段进行了监测;建立数据采集与传输子系统,实现地铁隧道健康监测数据的转换、汇集和传输;编写Java与Matlab语言交互与调用程序,开发相对应的监测功能软件模块,实现全自动全站仪、倾角传感器的远端三维可视化自动监测,以及三维激光扫描监测断面数据的解析、计算、拟合和分析功能。使用MVC(模型视图控制)以及Struts框架等相关Web框架搭建技术,对软件平台进行了框架搭建,并将开发的监测模块、评估模块集成至框架中,研发形成一套完整的运营地铁隧道结构健康监测系统软件,为实现运营地铁结构健康监测系统的智能化分析与决策提供有效的基础数据与知识支持。     

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。     

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。     

南京长江漫滩区基坑开挖与降水对既有地铁隧道影响的数值分析

基坑开挖与降水会使邻近既有地铁隧道产生内力调整和变形重分布,影响其正常使用和运营安全。开挖与降水过程中基坑支护、地基土体和隧道结构之间相互作用和影响,其变形稳定问题是一个复杂的三维力学问题,可采用三维数值模拟进行分析。基于FLAC3D有限差分数值分析软件,对南京长江漫滩区某大面积基坑开挖全过程进行模拟,重点分析开挖卸荷、降水对邻近2条地铁隧道结构的变形影响。计算表明,基坑开挖卸荷时产生的结构变形量值和变形相对曲率较小,未超过安全控制值;但降水产生的结构沉降变形量值较大,对地铁线路的正常运行产生不利影响。     

基于智能型全站仪的地铁隧道变形自动化监测技术及应用

在地铁建设和运营期间,需要对隧道结构变形进行连续的监测,传统人工测量监测手段往往难以满足要求。为保证地铁既有线的安全运营和在建线的正常施工,将基于智能型全站仪的自动化监测技术应用于地铁隧道变形的实时监测过程中。监测结果表明,该技术能够及时、准确地为地铁工程建设或运营维护提供有效的数据支持。     

隧道施工引起的地表变形数值模拟

研究目的:评估石桥头浅埋隧道在采用不同施工方法和加固措施施工时对地表建筑物的影响。研究方法:对穿越城区浅埋的石桥头隧道在采用三台阶临时仰拱法和双侧导坑法爆破施工时的地表变形进行三维有限元数值模拟。研究结果:采用三台阶临时仰拱法时,隧道第一步开挖对地表的沉降影响较大,采用双侧壁导坑法时,第五和六步开挖沉降变化较大。地表倾斜、地表弯曲曲率与水平变形分析表明,双侧壁导坑法优于三台阶临时仰拱法。研究结论:针对石桥头隧道,建议采用较保守的双侧壁导坑法进行施工,并辅以必要的支护(小导管、长管棚等)和加固(防护桩、地表注浆等)措施,控制地表沉降和变形,确保地表建筑物的安全。     

Research on the law and controlled limit value of transverse deformation for shield tunnel in soft clayEI北大核心

Research purposes: The transverse deformation of shield tunnel may deeply threaten the safety of tunnel structure. Excessive deformation may lead segment joints to open and leak and segments to craze. The deformation may even cause insufficient cross-section limit and the missing of structural-load-carrying capacity of the tunnel. On the other hand, it costs a lot to repair and reinforce the shield tunnel. In order to determine the proper moment to repair segments and ensure the safety of tunnel structure as well as economical efficiency, it is necessary to study the deformation law and limit value of the transverse section of the tunnel. Research conclusions: Based on the analysis of the influencing factors to causing the transverse deformation, the following conclusions was proposed: (1) The root of transverst deformation is increase of vertical and horizontal load ratio. (2)The shield tunnel properties of Nanjing Metro Line 2 was adapted to analyze the relationship between the variation of tunnel horizontal diameter andmaximum rate of joint opening, tress rate of both bolt and concrete using numerical simulation, furthermore the controlled limit value of transverse deformationwas got, the bolt tress achieve maximal strength when the variation of tunnel horizontal diameter reach 123 mm for sequential segment seams, and 127 mm for staggeredsegment seams, which means severely threaten to the safety of shield tunnel. Finally the precontrol and governance methodswere delivered to different influencing factors. (3)The research results can provide references to determine the controlling methods and restoration moment of the transverse deformation.     

京张高铁八达岭长城站超大跨隧道变形控制标准研究

为了确保超大跨隧道开挖过程围岩稳定和施工安全,合理确定各开挖步序的变形控制标准,采用理论分析、数值模拟实验和现场监测等方法,建立隧道变形与围岩应变相互关系的计算模型,提出基于围岩极限应变的隧道总变形控制标准,制定超大跨隧道分步变形控制标准和分级管理方法。研究结果表明:隧道围岩总变形控制标准取决于隧道围岩的极限应变;Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级围岩32.7 m跨度的隧道,其拱顶总沉降控制标准分别为40,90 mm和180 mm;超大跨隧道施工过程中成跨阶段的变形约占总变形的95%,成墙阶段的变形约占总变形的5%。     

环境荷载作用下盾构隧道断面变形特征分析

研究目的:城市地铁盾构隧道在环境荷载作用下容易诱发衬砌结构变形.为分析城市盾构隧道结构变形成因及变形基本形态特征,基于向量基本概念,提出定量分析隧道结构断面变形特征的描述方法,并结合有限元数值分析方法,模拟盾构隧道在不同环境荷载作用下的结构变形形态,以验证隧道变形描述方法的正确性. 研究结论:(1)盾构隧道处于无软弱滑...     

滑坡地段隧道变形的地质力学模型及工程防治措施

研究目的:在山区铁路中,有很多隧道都修建在山体斜坡内,这些隧道常常会发生变形开裂等病害。调查表明,隧道变形病害与所在斜坡出现滑坡现象密切相关,并且严重危及铁路行车安全。针对这一问题,本文对隧道变形特征、滑坡与隧道变形的相互关系以及有效的工程防治措施等方面进行了研究。研究方法:在对滑坡地段近30座施工和运营隧道进行调研的基础上,根据隧道与滑面的相对位置关系及相应的隧道变形特征,建立地质力学模型。研究结果:建立了分析滑坡与隧道变形相互关系的4类地质力学模型,分析了4类模型的受力模式和变形特征。结合4类地质力学模型和工程实例,给出了针对隧道变形的不同特征选择工程防治措施的具体方法。研究结论:(1)隧道与滑面的相对位置关系是决定隧道变形特征的主要因素;(2)工程防治措施应与隧道的变形特征相结合。     

考虑流变特性的隧道围岩变形效应分析

为了探讨考虑流变效应情况下隧道围岩和衬砌的变形情况,从而进一步确定隧道的合理衬砌时机。首先,分析围岩的流变特性对隧道变形和衬砌抗力的影响,通过理论推导得到了同时考虑黏弹塑性的隧道围岩变形计算公式,该公式包含时间参数,可确定达到不同衬砌位移及围岩位移所需要的时间。然后,以南龙铁路隧道工程为背景,针对隧道拱顶下沉、周边收敛、围岩压力和初衬内力,开展隧道二衬合理支护时机的监测分析,得到围岩变形计算公式中的待定系数,并确定隧道衬砌的合理支护时机。将得到的结果与现场监测的结果进行对比,发现二者得到的二衬支护时机基本相同,从而验证计算结果的正确性。     

侵入蚀变岩隧道大变形控制技术研究

针对侵入蚀变岩隧道施工期洞周变形过大、施工功效低等问题,以玉磨铁路安定隧道为工程依托,采用现场调研、数值模拟等方法研究侵入蚀变岩隧道大变形控制措施,分析掌子面喷砼封闭和拱脚大直径锁脚锚管对隧道洞周变形的控制效果;探讨隧道施工功效降低原因,并提出改进方法。研究表明:(1)采用掌子面喷砼、?76大锁脚锚管、加大预留变形量三种措施对隧道洞周变形可进行有效控制且效果明显。(2)掌子面喷砼措施对洞周水平位移控制更为显著,而锁脚锚管对拱顶沉降的控制较为明显。(3)导致隧道施工功效降低的主要原因为围岩级别变化与不良地质频繁出现,提出增设斜井辅助施工通道和变更钢拱架支护方案两种措施,极大提高了隧道施工功效。     

铁路黄土隧道施工变形规律及预留变形量研究

为研究黄土隧道施工变形规律及预留变形量,以蒙华铁路双线黄土隧道工程施工为依托,采用现场实测和统计分析的方法分析隧道周边位移变形规律,以确定黄土隧道设计预留变形量。双线黄土隧道施工的变形规律表现为:隧道开挖时,拱顶下沉和周边收敛发展较快,仰拱封闭后,变形趋于稳定;隧道拱顶下沉大于周边收敛。Ⅳ级围岩黄土隧道下沉速率集中分布在5 mm·d~(-1)以内,部分深埋断面速率大于5 mm·d~(-1)。Ⅴ级围岩黄土隧道深埋时,拱顶下沉较小,速率集中分布在5 mm·d~(-1)以内;浅埋时,部分断面拱顶下沉超出设计预留变形量,速率在15mm·d~(-1)以内;其表现出的特点是:浅埋变形大,速率大。净空变形特征值的均值在浅埋时为4.1,深埋时为2.2。Ⅳ、Ⅴ级围岩黄土隧道设计预留变形量建议值分别是8~10 cm、12~15 cm。