隧道三维激光扫描点云断面收敛参数相关性研究

基于移动三维激光扫描隧道点云数据,通过点云预处理、断面提取过滤,最后进行隧道管环实测轴径提取、椭圆拟合得到断面的水平轴径值、椭圆度等数值成果表及椭圆拟合等成果图。从几何形态学的角度,对横径与设计偏差、椭圆周长、椭圆均轴差等椭圆拟合结果参数与椭圆度之间数学关系及相关性进行统计分析与研究,探究隧道管环实测点云经过椭圆拟合出的长短轴长异常值的自动筛选方法。结果表明:椭圆度与横径值具有较强的线性相关性;椭圆均轴差D(椭圆长轴加短轴与两倍理论圆直径之差)与椭圆周长和理论圆周长之差d约束关系式,可以用作管环变形椭圆拟合长短轴长异常值的筛选依据。     

地铁盾构断面椭圆度检测及数据分析研究

在地铁隧道竣工检测和运营监测中,盾构断面椭圆度是隧道变形和维修整治的关键指标,对其高效准确地测量是一项重要的工作。随着与日俱增的交通需求和施工技术的快速发展,地铁竣工验收、运维监护对断面测量的精度、效率以及信息全面性等方面的要求越来越高。介绍盾构管片椭圆度的多种测量方法和数据处理原理,并对其优劣性进行对比分析。针对盾构管片断面变形规律的复杂性,利用大量实例数据,统计分析管片椭圆的旋转角、横向收敛、椭圆度等参数的关联和分布情况,发现横向收敛与椭圆度有很强的相关性,且椭圆旋转角超过一定数值对常规水平收敛测量也有影响,即横向与水平直径的偏差不容忽视。因此,横向收敛作为管片结构安全评估的重要参数,将椭圆长轴作为收敛基线更能客观反映实际变形情况,该结果可为类似工程提供一定的参考价值。     

全站仪测量地铁盾构隧道建筑限界及椭圆度方法研究

详细介绍了使用全站仪检测地铁盾构隧道建筑限界及椭圆度的方法,并通过应用实例验证了方法的可靠性和准确性。通过全站仪对盾构隧道断面进行快速的测量,依靠此方法加以后期处理即可获得准确的建筑限界和椭圆度信息,避免了对隧道断面仪等专业设备的依赖,可以借助常用的全站仪实现同样的功能。在数据处理中利用两倍方差作为阈值进行了异常点的剔除,在拟合计算过程中采用多次迭代计算,确保了计算结果的可靠性。     

无棱镜全站仪测量技术在地铁施工中的应用

以北京地铁8号线的盾构隧道工程为实例,介绍无棱镜全站仪测量技术在地铁隧道断面测量中的应用情况,并对无棱镜测量技术的原理、方法、精度、数据处理、适用条件、有无棱镜测量结果等进行了分析。     

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。     

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。     

全站仪无棱镜测距技术在东秦岭特长隧道施工中的应用

以西安南京铁路东秦岭特长隧道应用全站仪无棱镜测距这一新技术来指导隧道开挖与衬砌内轮廓检查为例 ,介绍无棱镜测距进行隧道断面放样与检查的方法 ,包括断面点三维坐标的测定和测量点偏移值的计算 ,并介绍该技术的优点     

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。     

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。     

隧道围岩收敛监测方法及其特点

为了保障隧道的安全施工,在介绍传统的收敛计(仪)隧道围岩收敛监测方法的基础上,说明了相对三维位移观测法、绝对三维位移观测法收敛监测的原理.收敛量计(仪)测量法精度可靠,但时于大断面隧道需要在平台车上工作,操作相对不便;相对三维位移观测法和绝对三维位移观测法可迅速测出相对收敛值和绝对收敛值,前者可以自由设站,后者可在控制点上设站,但不能实时连续观测;隧道收敛变形自动监测系统无论巴赛特收敛系统、全站仪动态监测系统或者断面仪动态监测系统,均可实现全天候无人值守,连续监测隧道收敛变形.     

隧道横断面测量及数据处理分析

以北京地铁8号线清河小营站—永泰庄站盾构区间隧道右线为例,通过全站仪和棱镜测出管片上若干点的坐标,采用Excel和CAD等软件测算出管片实际偏移值,并将结果提交给设计作为调坡调线的依据。     

圆形盾构管片拼装质量激光扫描自动检测研究

管片拼装是盾构施工过程中的关键一环。由于盾构姿态控制不当及其他因素,管片拼装错台、椭圆度失准等工程质量问题时有发生,而传统的人工抽检方法效率较低且检测范围有限,使得这些质量问题往往成为隧道结构体投入使用后的安全隐患。针对圆形盾构管片的拼装质量,采用三维激光扫描的方法,自主开发一系列包括坐标变换、非关键点剔除、边线提取、环中心拟合、径向错台计算、环向错台计算、椭圆度计算等的圆形管片点云处理算法,实现拼装管片错台和椭圆度的自动、即时、全面、精确检测。结合实际工程案例进行分析,验证圆形盾构管片拼装质量激光扫描自动检测方法的可行性。     

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。     

基于三维激光扫描的盾构隧道横向变形指标研究

采用三维激光扫描技术对某运营期盾构隧道段(含联络通道)进行全空间变形检测,通过数据处理获得每环隧道横断面全周变形值,结合现场勘察隧道裂缝、错台和渗漏水等病害情况,分析隧道横向变形与隧道结构性能的关系。研究结果表明:运营期隧道结构变形模式为斜鸭蛋形;在盾构隧道长轴(或短轴)变形量小于0.3%D(椭圆度小于0.6%)时,隧道无渗漏、管片无破坏及错台现象;在盾构隧道长轴(或短轴)变形量大于0.3%D但小于1%D(椭圆度大于0.6%但小于1%)时,隧道逐渐出现渗漏、管片破坏和错台等病害;在盾构隧道长轴(或短轴)变形量大于1%D(椭圆度大于1%)时,隧道出现大量渗漏浆、管片破坏及错台现象。研究成果对于制定隧道检测计划、完善隧道设计规范中的相关规定等有一定的参考价值。     

基于几何特征信息的铁路罐车点云容积快速计算方法

针对目前三维激光扫描法处理铁路罐车点云存在的问题,提供一种基于几何特征信息的改进方法。此方法首先分析筒体和封头的几何特征,确定抽稀算法;然后利用数据拟合算法,完成几何特征信息的获取;最后,实现容积的准确、快速计算。试验结果表明,该方法与几何测量法、传统三维激光扫描法所测容积差较小,容积结果输出时间小于20 s。此方法有利于三维激光扫描技术在铁路罐车容积测量领域的应用与推广。     

高速铁路免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法研究

在车载全站仪免置平设站中,考虑全站仪测量精度和CPⅢ控制网的相对精度,通常需要进行多余观测以提高设站精度,但其依靠人工照准和观测的方式,测量效率低,操作体验差,难以满足高速铁路无砟轨道测量在效率和适应性方面的要求。基于车载全站仪位置姿态模型,提出一种免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法。计算机仿真结果表明,通常情况下,该方法能确保全站仪在免置平设站过程中正确锁定和照准目标棱镜;当线路偏差较大时,个别目标的正确锁定存在挑战,通过程序法或补偿法进行处理,可保证设站自动化的顺利进行。线路试验表明,基于免置平自动设站CPⅢ自动照准方法,设站测量效率提高1倍,综合测量效率提高50%,用户评价和体验得到改善。     

基于三维激光扫描点云整体分析的铁路隧道超欠挖检测方法

传统隧道施工难以避免超欠挖现象的发生，影响隧道的工程质量以及施工效率。三维激光扫描技术因其便捷、信息量大等特点，在隧道施工过程中提供快速有效的测量结果，但目前主要通过取断面形式进行超欠挖分析，亟需一种对点云整体分析的方法。为此，针对三维激光扫描的隧道超欠挖检测，提出一种基于点云拟合曲面并结合设计面法线的分析方法。结果表明：三次B样条曲线在曲线要素的表现和控制性能上较好，适用于隧道断面的重构；检测断面上建立法线，并在拟合面上找到其所唯一对应的实际检测点，通过两点的距离作为超欠挖的基准；编制的分析软件可对隧道数据进行批量处理，便于隧道工程超欠挖检测的实时分析评。因此，双三次B样条拟合法的超欠挖的扫描和计算，其精度、效率高，可满足实际工程中隧道超欠挖的检测。     

隧道服役性能指标在广州地铁盾构隧道健康状态评估中的应用

提出一种定量的隧道服役性能指标(T_(SI))的计算方法。首先在分析指标获取难度和指标关联性的基础上,选取相对沉降、差异沉降、收敛变形、渗漏水、裂缝和剥落6个变量为评估指标体系;然后在收集40个地铁盾构隧道样本的基础上,利用专家评估与偏最小二乘回归法,对盾构隧道健康状态进行评估拟合,建立T_(SI)公式。该公式存在两个适用条件:一是评估对象为与本文类似的地铁盾构隧道,二是隧道的运营时间在20年以内。最后,以广州某地铁盾构隧道区间为工程案例,说明T_(SI)公式在隧道健康状态评估中的应用。可为盾构隧道的养护维修决策提供指导作用。