隧道衬砌裂缝精细化识别及其评价

为了研究隧道衬砌裂缝形态的精确描述与特征量化,采用隧道衬砌全景图像的方法,以某隧道工程为依托,通过隧道衬砌展开影像生成器软件将采集的衬砌裂缝影像进行特征点提取、匹配、模型识别、图像展开与拼接处理,得到较为全面反映隧道衬砌全景展开图像。从图像增强的预处理、图像边缘检测、裂缝特征区域干扰点去除、裂缝连接及特征统计方面进行算法分析,并通过连通区域标记方法寻找裂缝的端点来确定缺陷在图像中的空间位置及角度方向,运用裂缝像素位置关系原理进行裂缝长度的换算统计,从而提取出衬砌裂缝的详细特征信息,开发出一套隧道表面衬砌裂缝识别评价系统,为隧道衬砌裂缝检测提供一种便捷、高效、全面的综合检测系统。结果表明:该方法运用自主开发的TLIM软件实现了将空间图像转为平面图像,具有很好的描述性及测量性;通过实践证明该方法大大降低了"伪裂缝"的干扰,提高了对裂缝识别的准确率;该方法实现了裂缝的有效连接与连接段裂缝种子的恢复,还原真实裂缝形态信息,从而可以得到详细完整的裂缝统计特征信息;该技术方法实现了对缺陷的精细化描述定位,主要从其裂缝位置、长度、方向等方面进行量化分析;该技术方法目前已在具体工程中获得应用且效果尚佳。

隧道衬砌裂缝的远距离图像测量技术

针对远距离数字照相所采集的隧道衬砌裂缝图像自身特点,结合实验数据拟合标定曲线的相机标定方法,采用图像增强预处理、循环迭代法裂缝区域提取、数学形态学修整、亚像素边缘检测等图像处理手段,提出隧道衬砌裂缝识别及宽度量测新算法.经室内试验验证,当拍摄距离小于8m时,算法精度较高,裂缝宽度量测误差一般小于0.40mm;根据现场实际情况可知,该算法误差最大为0.37mm,最小为0.08mm,平均误差为0.20mm,满足工程测量的要求.

隧道衬砌分岔裂缝特征提取研究

随着高速铁路的快速发展,高铁隧道的病害问题逐渐受到重视,而隧道衬砌分岔裂缝发育造成的衬砌剥落掉块已成为常见的隧道病害之一,因此对于分岔裂缝的检测与防治十分重要。基于数字图像处理的隧道衬砌裂缝特征提取研究方面,国内外专家学者已经做了很多工作,但大都基于单线裂缝,针对分岔裂缝的特征提取研究还很少。利用MATLAB软件编程,在单线裂缝特征识别的基础上,通过对分岔裂缝进行分支化处理,提取了分岔裂缝的拐点特征。并加入了分岔点生长编码作为分岔裂缝新的裂缝特征,该特征能够量化分岔裂缝的初始生长方向。经裂缝匹配试验验证,不同时期的分岔裂缝图像,其拐点特征和分岔点生长编码特征能够达到高度匹配。两种特征能够为分岔裂缝的机器自动化识别提供可靠依据,进而为实现隧道衬砌剥落掉块预警奠定基础。

局部存水空间对寒区隧道衬砌劣损特性的影响分析

为了探明隧道衬砌与围岩之间局部脱空存水空间对隧道衬砌劣损性的影响,基于存水空间水热力三场耦合理论,利用ABAQUS软件建立了水热力耦合理论模型,并对隧道拱顶沉降位移和裂缝分布状态进行数值模拟。将数值模拟和实际监测数据进行对比分析,验证了理论模型的适用性。基于被验证的理论模型,对衬砌裂缝的渐进开裂过程进行了数值模拟分析,详细探讨了存水空间位置、冻胀量以及衬砌砼厚度变化对隧道衬砌结构应力、劣损裂缝的扩展及其分布规律的影响等相关问题。结果表明:隧道衬砌结构在存水空间对应的中心区域产生的裂缝较为集中,多表现为张拉型裂缝,且衬砌的劣损状态由强到弱分别为拱顶存水、拱腰存水、拱脚存水、仰拱存水。

基于级联神经网络的隧道衬砌裂缝识别算法研究

为提高隧道衬砌裂缝自动识别效率及裂缝区域提取的准确度,针对隧道内环境较为复杂、隧道衬砌裂缝形态多样化且在图像中占比较小的特点,提出基于特征提取、区域分类与区域分割的三级联网络结构。特征提取网络获取多尺度特征图,融合深浅层特征,解决裂缝特征表征较弱无法有效提取的问题。区域分类网络基于多尺度区域筛查,利用非极大值抑制剔除不同区域间的重复锚框,并通过自适应区域扩张确保裂缝的完整性。在区域分割网络中,融合多尺度特征图获得更准确的分类结果,最终将小区域分割结果映射到整张图像实现裂缝识别。在相同条件下将网络分割结果与FCN、UNet网络进行对比分析,结果表明:裂缝分类网络识别精度可达98.97%,分割网络精度达94.44%,比FCN及UNet分别提高了6.83%及4.42%。

公路隧道衬砌裂缝检测方法研究

设计图像采集系统对普通公路隧道衬砌部分进行图像采集,然后对采集到的图像进行预处理,通过区域生长算法对裂缝区域进行提取,应用形态学进行修正,计算裂缝的长度和宽度,同时分析影响裂缝检测精度的一些影响因素。实践证明此方法可行,不仅提高了检测期间公路隧道的通行能力,同时在解决隧道裂损衬砌的检测问题时,不会对周围环境产生影响,因此具有较好的环境效益。

高寒地区水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝的控制

隧洞采用钻爆法开挖,混凝土衬砌后隧洞轮廓呈圆形,具有距离长、埋深大、地下水丰富、处于戈壁沙滩高寒地区等特点。在前期隧洞衬砌混凝土发现有裂缝,通过原因分析和对比试验后确定主要影响因素,采取相应控制措施后裂缝得到了有效控制。。

隧道衬砌表观病害检测后处理算法

针对现有隧道衬砌表观病害自动检测结果难以直接使用的情况,提出了一种对自动检测结果再次快速处理的后处理算法。对于剥落、渗漏水等区域形病害,通过合并和删减将相近病害合并为一处,同时删除面积较小病害;对于线形病害,使用Zhang-Suen算法提取病害主干,通过八邻域端点定位算法快速寻找端点,在两条断裂端部分别取数个离散点,依据离散点的坐标拟合出两条裂缝中间缺失部分,从而实现两条断裂的平顺连接。经对5座隧道自动检测数据统计分析,经后处理算法处理后病害数量明显减小,且与实际病害数量相近。这样可大幅减少人工成本,提高处理效率。

寒冷地区隧道衬砌裂缝成因及预防

隧道衬砌混凝土因材料缺陷、施工不当和设计疏漏等均可能诱发裂缝,衬砌裂缝的基本预防方法是相应地优选材料、优质施工和精心设计。衬砌裂缝在围岩压力、行车震动和温变应力等的影响下会逐渐发展,若不进行有效控制,裂缝的不断发展会诱发隧道渗漏水,严重时会发展为结构失稳。对于寒冷地区隧道,渗漏水会诱发隧道冻害,温变应力主要表现为更容易致裂的拉应力,因此,衬砌裂缝的设防尤为重要。针对寒冷地区隧道的气温特点和衬砌裂缝成因,提出了尽量隔离各衬砌段以减少其周边约束的防裂措施。