砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D（隧道直径）~1.3D与0.9D~2.3D.      

退行式围岩超前预注浆支护在漂里隧道施工中的应用

已完初支跨塌前有开裂表象,超前地质预报,掌子面上稍潮湿,围岩受地下水及风化作用影响较大,裂隙、节理等结构面较明显发育,其间多为粉质粘土填充,围岩整体较破碎,从整体来看围岩完整性及自稳性较差,掌子面围岩稍湿润,多为渗透状出水。采用后退式注水泥-水玻璃双液浆使浸水炭质泥岩得到了有效改良,固结效果好,确保了开挖安全,是值得推广的注浆工艺。     

砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

为探明砂土地层盾构隧道掌子面稳定性,以Chambon和Cone开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.数值模型引人3维动态柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力并结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进人隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明,ClD}1.0时掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定.砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少.地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定.C/D小于等于1.0时,失稳区直接发展到地表,C/D大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D~1. 3D与0.9D~2.3D.     

融合边缘检测与区域生长的交通图像分割方法

在交通监控中,如何从复杂的背景中分割运动物体是至关重要的一步,针对车辆的运动阴影对图像分割产生的不利影响,提出了一种新的融合边缘检测与区域生长的彩色图像分割算法,算法同时考虑了图像的彩色信息和空间信息.该算法首先对彩色图像边缘检测,并根据检测结果设置种子像素;再基于颜色相似性生长准则,结合边缘检测结果,对每个种子点进行区域生长;最后,利用区域合并算法对剩余的像素进行合并.实验结果表明该算法很大程度上克服了阴影给图像分割带来的不利影响.     

基于序列图像运动分割的车辆边界轮廓提取算法

为了准确获得图像感兴趣区中运动车辆的形状特征,提出了一种新的车辆边界轮廓提取算法.利用连续3帧图像,对包含同一运动车辆的图像感兴趣区进行光流场分割,以获取目标运动区域,通过平移运动区域的左、右边界获得正确的车辆区域及其封闭边界轮廓,通过放大运动矢量计算公式的阈值来提高其运行效率.试验结果表明:该算法可从具有复杂自然场景的图像序列中检测出完整的运动车辆边界轮廓,检测正确率在95%以上.     

地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用

介绍地质雷达的工作原理和使用方法,论述利用地质雷达对隧道掌子面进行超前地质预报时参数的选取及注意事项,并结合实际工程总结出围岩不良地质体在地质雷达图像中的显现特征,得出相关结论。     

基于球面图像的三角网格模型分割

为了从局部形状的角度实现对三角网格模型的管理和重用,提出了一种基于球面图像的三角网格模型分割方法.通过球面参数化及球面划分,将三角网格模型的表面属性信息映射到球面图像中;利用成熟的区域生长、区域合并图像分割算法对球面图像进行分割;将球面图像的分割结果转换为三角网格模型的分割结果.实验结果表明:该分割方法可以对不均匀的低分辨率三角网格模型进行有效分割,降低了几何属性估算对分割结果的影响,不会发生过分割现象,不需要进行分割的后续处理.     

细胞图像自动分割方法研究

提出一种细胞图像的自动分割与定位方法.首先将直方图分割所得二值图像的距离变换作为边缘提取的指导知识,进行细胞图像的精确分割;然后利用分割边缘点的梯度方向和几何知识确定细胞的中心.该方法既能对非重叠细胞也能对重叠细胞进行细胞的分割与定位.     

基于样本自动标注的隧道裂缝病害智能识别

隧道表面裂缝的检测已经成为地铁运营人员的重要巡检任务之一.为实现隧道裂缝病害的自动监测，提出一种结合病害特征提取和深度学习的隧道裂缝样本自动标注与识别算法；针对隧道裂缝形态特征建立裂缝图像的特征样本库，改进了AlexNet深度卷积网络结构；设计研制了轨道移动式隧道图像采集系统以及巡检车，采集并构建了包含4 500张裂缝图像样本和1 500张测试图像的数据集，用以验证算法的可行性和有效性.研究结果表明：采集的图像清晰度符合要求，所设计算法可完成裂缝目标自动标注；裂缝图像测试集的识别率达到97.8%，证明了算法研究和采集系统的有效性.     

面向对象的高分辨率遥感影像道路提取算法

针对高分辨率遥感影像的特点,提出了一种基于面向对象思想的自动道路提取方法.首先对遥感影像进行双边滤波,平滑细节信息并保留道路边缘信息;然后使用模糊C均值算法分割图像以得到独立的地物对象,并结合道路几何特征对各对象滤波得到候选道路段;使用区域增长算法形成道路网,最后使用形态学方法实现道路网的修整和细化.实验表明,该方法无需人工选取道路种子点,就可以在不同场景的遥感影像中有效地提取出道路目标.     

图像分块下的隧道裂缝识别方法

针对隧道衬砌表面不均匀光照、渗水和噪声等强视觉干扰,设计了基于图像分块的隧道衬砌裂缝检测算法;根据中国西部地区的地理特征和隧道衬砌的外观病害,研制开发出一种快速、自动化的非接触式智能隧道结构物外观检测系统; 以非均匀光照下隧道图像数据集为研究对象,在图像分块的基础上提出一种适用于隧道裂缝特征提取的图像识别算法;研究了电子元件产生的噪声,并分析和总结了隧道衬砌的灾害特征;根据裂缝特征和分辨率将图像矩阵划分为适当数量的区域块,根据区域块的灰度特征将原始图像划分为目标背景区、目标病害区、病害背景区和其他区域,通过最大类间方差法和局部阈值法分割得到了隧道裂缝的粗图像,在此基础上进行了粗图像裂缝特征提取;对原始图像的每个区域块进行了对比度受限的自适应直方图均衡操作和局部阈值分割,得到了细节图像;将细节图像和粗图像的重叠区域设为理想裂缝二值化图像;结合隧道结构物外观检测系统对不同方向的裂缝图像进行了二值化试验,并通过隧道裂缝定位和投影法得到了隧道衬砌图像中裂缝的位置信息和方向。研究结果表明:提出的算法对隧道裂缝识别的准确值、召回率和F值可分别达90.34%、98.78%和94.37%,既可以保证隧道裂缝的完整性,也可以在非均匀光照下最大程度地保留目标裂缝的细节,可用于处理一般灰度图像的二值化问题。      

宝天线105隧道裂纹变形的研究

在对宝天线１０５隧道工程地质环境进行详细调研和对隧道裂纹长期监测的基础上,论证了１０５隧道围岩体是松动岩体,松动岩体长期蠕动是隧道裂纹变形的实质。而应力松弛、地表冲刷、崩坍、滑坡、地下水作用和隧道施工等是隧道裂纹变形的原因。     

Automatic identification of cracks from borehole image under complicated geological conditions

Identifying cracks from the spread image of a borehole wall is one of the most common usages of borehole imaging method. The manual identification of cracks is time-consuming and can be easily influenced by objective judgment. In this study, firstly, the image translation from RGB color model to HSV color model is done to highlight the structural plane region, which is closer to the color recognition of human sight; secondly, the Saturation component is filtered for further processing and a twice segmentation method is proposed to improve the accuracy of automatic identification. The primary segmentation is based on the statistics of saturation over a longer borehole section and can give a rough estimation of a crack. Then, the pixels are shifted in the reverse direction to the sine curve estimated and make the centerline of the crack flat. Based on the shifted image, the secondary segmentation is done with a small rectangle region that takes the baseline of the roughly estimated crack as its centerline. The result of the secondary segmentation can give a correction to the first estimation. Through verifying this method with actual borehole image data, the result has shown that this method can identify cracks automatically under very complicated geological conditions.     

后云台山隧道地应力测试分析与岩爆防治措施

高地应力是一种常见的隧道地质灾害,在施工前准确掌握隧道穿越段的工程地质状况及地应力状态至关重要。针对后云台山隧道施工中洞室围岩发生＂脆响＂及掌子面后方初期支护喷射混凝土开裂等表象,通过地应力测试分析,判断隧道穿越地段围岩属中等应力水平,预测洞室开挖过程中有发生弱岩爆甚至中等岩爆的可能,采取加强监控、优化支护参数及施工工艺和打设应力释放孔等措施,取得显著效果。     

岩质隧道中结构面和概率块体的模拟研究

岩体隧道中结构面的存在会极大地影响岩体的力学性质.根据经典块体理论和蒙特-卡罗模拟方法,采用面向对象的C++语言为主要工具,实现了岩体结构面分组的自动化,然后在此基础上完成了岩体隧道中随机性关键块体的搜索,并应用计算机图形显示技术,展示了岩体结构和随机块体的三维模拟方法.     

基于自适应阈值和连通域的隧道裂缝提取

为了解决传统人工隧道裂缝检测存在诸如效率低、主观性大、安全性差等弊端,利用裂缝具有方向性和连续性等特征,提出了一种基于自适应阈值和连通域标记的隧道裂缝提取方法. 首先,根据裂缝的方向性特征,设计了一种阿拉伯数字算法（Algorithmic）对裂缝进行粗提取,其中对于该算法公式中的阈值选取进行了自适应阈值化,利用改进的阈值迭代法完成系统自动获取最佳阈值,无需人工干预;然后,根据裂缝的连续性特征,采用数学形态中的连通域标记法对裂缝进行细提取,其中通过控制连通域面积大小,实现裂缝粗提取后的去噪处理,通过膨胀和腐蚀操作实现裂缝粗提取后的修复处理;最后,选取了共计165张不同类型的裂缝图像作为实验样本,在MATLAB上进行仿真实验. 从实验数据可以看出,自适应阈值和连通域标记的提取方法其提取精度可高达94.2%,平均运行时间仅35.4 s,误识率和拒识率已控制在2.7%和1.1%,相较于传统的图像处理方法有着显著的提高,充分展现出良好的应用前景.      

某富水软弱破碎围岩隧道施工安全技术

以某富水软弱破碎围岩隧道工程为背景,探讨其洞口工程安全措施和洞身施工安全技术,并结合该隧道对超前地质预报方案进行分析,介绍该隧道工作面所采用的地质钻孔探测方案,可供同行参考。     

地质雷达在黄土隧道中做超前地质预报的应用研究

超前地质预报是根据地表和已开挖隧道的地质调查和各种探测方法取得的资料,以及地质推断法预测开挖工作面前方一定长度范围内围岩的工程地质和水文地质条件。隧道施工时应根据设计图纸和现场具体情况做好地质超前预报工作,并及时反馈预报结果,以便修改支护参数或开挖方式,确保施工和营运的安全。     

地质雷达在绍诸高速公路隧道施工超前地质预报中的应用

通过工程实例,阐述了地质雷达的基本原理及其数据采集分析工作,介绍了地质雷达在绍诸高速公路隧道施工超前地质预报中的具体应用。结果表明,地质雷达是一种操作简便、对施工干扰少的超前地质预报设备,结合隧道地质调查和隧道围岩观察能有效地预报隧道施工掌子面前方一定范围内的围岩地质情况,有效地保证隧道施工安全。