隧道超欠挖三维扫描检测系统设计及应用

针对隧道开挖时采用全站仪等传统检测设备测量断面少、检测效率低的问题，基于三维激光扫描技术，针对隧道点云数据的特点，设计了隧道三维扫描检测系统，开发了高效快速的隧道超欠挖检测算法。经现场测试，该系统可以自动识别隧道超欠挖的数量、位置、体积等信息，且适用于复杂隧道环境，维护方便，有助于保障铁路隧道施工质量。     

三次B样条在隧道断面拟合中的应用研究

在研究已有隧道断面拟合方法不足的基础上,鉴于三次B样条灵活的独特优势,对圆弧型隧道和直墙型隧道断面分别采用三次样条和三次B样条进行拟合,并通过求取拟合曲线上点到标准断面曲线的距离对拟合效果进行评价。在Matlab7.0平台上编程实现上述过程,对样条拟合效果进行评价,结果表明,对于直墙型存在突变点类型的曲线,三次B样条曲线相对于三次样条曲线拟合效果更好。     

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。     

基于点云数据的隧道断面线提取方法

隧道工程通常使用断面线进行限界、超欠挖、变形测量等应用的分析。介绍一种基于点云数据的隧道断面线提取方法,该方法以经过拼接、滤波、去噪之后的三维激光点云为数据源,首先对点云进行重组织,以便快速检索;然后根据隧道中线获得待提取断面线所在平面附近的点云切片;最后对点云进行处理,得到断面线。     

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。     

基于准均匀B样条曲线的隧道断面测量粗糙度分析评价方法

隧道开挖断面的粗糙度是评价隧道施工质量的重要指标。介绍了准均匀B样条曲线的构造原理及其在隧道开挖断面粗糙度分析中的应用。以锦屏水电站枢纽工程辅助洞横断面测量数据为例,说明了用准均匀B样条插值方法生成隧道断面曲线并分析其粗糙度的方法。     

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。     

钻爆法施工隧道的超欠挖概率统计规律研究

本文从隧道施工中实测，获得Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ类围岩超欠挖样本参数，通过数量统计分析给出了各类围岩超欠挖的数字特征及概率分布，同时得出了各类围岩欠挖在隧道断面不同部位的分布规律，作为隧道施工质量控制和隧道结构可靠性研究的参考。     

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。     

甘河隧道水平岩层超欠挖爆破控制技术

阐述了钻爆法隧道开挖时超欠挖产生的原因,结合甘河隧道工程中特殊的水平薄层状岩层易导致超欠挖的特征,提出了将信息化施工与新爆破技术相结合的"三组一新"(施工组织方面成立表面爆破参数动态优化小组,初喷混凝土突击小组和信息跟踪、处理及反馈小组,采用电子雷管减振爆破新技术)控制超欠挖方法。实际应用表明,所采取的措施可有效控制超欠挖,同时保证了施工安全,节约了施工费用。     

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。     

软弱围岩隧道施工爆破技术研究

分析软弱围岩施工中采用钻爆法时爆破对岩体的损伤作用 ;针对软弱围岩中隧道的爆破进行数值模拟分析 ,得到隧道断面和围岩的最大振速 ,分析爆破对围岩强度的影响 ;根据数值分析结果并结合工程经验确定爆破方案 ,选择优化的爆破参数 ,可减少隧道超欠挖 ,保证隧道施工安全。     

京张高铁隧道隐蔽工程施工质量控制及效果评价方法研究

铁路隐蔽工程的施工质量好坏直接关系到铁路建设工程质量,为了保证铁路隧道隐蔽工程施工质量与效果,有必要研究隐蔽工程质量控制及效果评价方法。依托京张高铁新八达岭隧道工程,对隧道建设施工过程中初期支护、仰拱及拱墙衬砌等隐蔽工程的施工质量控制现状进行阐述,提出通过施工信息化手段让隐蔽工程"去隐蔽化"是控制隐蔽工程质量的关键,针对较为重要的隧道爆破开挖和锚杆支护的施工质量效果评价进行探讨。其中,隧道爆破超欠挖质量控制通过三维激光扫描技术的点云模型达到可视化效果;锚杆支护的施工质量评价则基于现行铁路隧道工程施工质量验收标准,通过制定各评定项目的权重,对锚杆支护施工质量进行量化,该方法在保证成果数据的时效性和真实性的前提下,对隧道工程施工过程中的安全风险起到了有效预防作用。     

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。     

基于激光雷达的地铁隧道形变检测方法

针对地铁隧道出现的形变问题,提出利用车载激光雷达对地铁隧道进行扫描检测的方法。该方法测得的点云数据需进行坐标转换,在点云数据预处理时通过统计滤波与双边滤波相结合的算法去噪,采用最小二乘法进行断面拟合得到光滑拟合曲线。对不同时期检测的同一位置断面进行局部形变分析,对某一区间段不同位置断面进行区间收敛分析,实现地铁隧道断面的形变分析。通过该方法的处理,可以更加有效地获取地铁隧道的形变信息,对实现地铁隧道形变动态检测具有借鉴意义。     

节理裂隙密集发育岩体隧道开挖断面成形特征统计分析

隧道开挖断面成形及超挖一直是隧道施工中遇到的难题,直接影响工程建设的工期和施工成本。以蒙华铁路大围山隧道工程为例,选取隧道典型开挖断面,从总体位移和塑性变形角度对隧道开挖围岩稳定性及成形进行了有限元分析。并基于现场实测开挖断面数据,应用统计学原理,对节理裂隙密集发育段落不同围岩类别隧道超挖量进行了统计特征分析,获得了各级围岩超挖量及置信区间。各级围岩超挖量服从正态分布,可根据置信区间来预测不同围岩级别隧道超挖范围。并针对爆破开挖围岩成洞性差、超挖严重问题,提出了针对性断面成形控制性措施。研究成果可为喷射混凝土回弹量计算以及隧道开挖断面成形控制提供依据和参考。     

互层岩体隧道爆破超欠挖控制技术研究

研究目的:互层岩体层间胶结力差、整体刚度低,在隧道钻爆法开挖过程中极易出现超欠挖问题.为探究互层岩体对隧道爆破超欠挖的影响,本文以新建中兰铁路尖山隧道工程互层段为研究对象,采用离散元数值模拟方法和现场掌子面激光扫描图像分析互层倾角及厚度对隧道爆破超欠挖的影响规律,在此基础上提出炮孔布置优化方案.研究结论:(1)互层岩体...     

杜家山千枚岩地质公路隧道超欠挖效果控制

爆破作为隧道主体施工的第一道工序,对其他工序及其整个隧道工程的经济效益有着至关重要的影响。结合杜家山千枚岩隧道的实际施工情况,本着对超欠挖严格控制的基本原则,对隧道爆破方案进行分析。     

基于三维点云的盾构管片拼装质量偏差评价方法

盾构机在掘进过程中,由于盾构姿态控制不当等因素,管片拼装时常发生错台值、椭圆度失准等工程质量问题,这些施工质量问题往往会对隧道的稳定性及安全性造成影响,为保证盾构隧道的安全施工与健康服役,在施工过程中对盾构管片拼装质量进行动态评估尤为重要。针对传统盾构管片拼装检测效率低,精度有限及检测数据全面性差等问题,应用三维激光扫描技术采集盾构管片拼装成型后的点云数据,通过长短轴法和改进的按斜率分割法分别对盾构管片的椭圆度和错台值进行测算;同时提出环段数据拟合提取隧道中轴线及中心点的方法,实现盾构管片拼装质量高精度、高效率、自动化检测。结合实际盾构隧道工程案例分析,验证基于三维点云的盾构管片拼装质量偏差检测方法的可行性。     

基于三维激光扫描技术的地铁盾构隧道中轴线高程提取方法

针对目前三维激光扫描技术检测盾构隧道横断面方法效率低、不能充分利用高密度点云数据的问题，从精度、效率及充分利用高密度横断面点云数据三方面进行隧道中轴线高程分析。提出利用空间几何关系快速提取隧道原始点云数据横断面的方法，继而利用K近邻计算方法提取隧道中轴线高程。试验结果表明，该隧道中轴线高程提取方法与水准仪实测获得的隧道中轴线高程间最大差值为3 mm。与水准仪实测方法相比，该隧道中轴线高程提取方法的检测精度与检测效率均有较大改善，且其不需要进行横断面点云数据的抽稀，充分利用了海量原始点云数据，可推广应用至盾构隧道竣工验收工作。