基于弱磁探测的三相电缆路径快速定位方法

城市地下电缆的快速定位对于城市的安全稳定发展具有重要的意义,然而目前城市内地下电缆探测精度较差,可探测区域较小。针对上述难点问题,该文提出一种基于弱磁探测的三相电缆路径快速定位方法,并推导三相电缆磁场辐射的基本规律,通过测量空间中任意五点的磁场幅值信息,结合粒子群数值迭代计算方法,利用五点定位原理,推算得到地下三相电缆的路径。最后,通过仿真和实验验证该方法的可行性,并进行定位误差分析。该方法对于提高地下电缆探测精度和深埋电缆的探测能力有一定的参考价值。

煤炭开采等地下工程问题的数字岩石力学解决方案

煤炭开采等地下工程的可观测性极为有限,导致很多复杂的工程问题难以获得可靠的事前分析依据,尤其在面临深部作业和高强度开采所带来的全新工程环境时,现有理论体系和技术方案的适用性面临着严峻的挑战。基于数字化时代的技术发展特点,提出了融合数据规律、力学逻辑和工程经验的数字岩石力学解决方案;充分利用工程数据中包含着真实工程规律的客观特点,建立了理论成果、工程经验与数据规律挖掘进行底层融合的具体模式;借助煤岩物理力学参数无损推断场景,验证了上述技术路径的可行性,实现了兼具可靠性和可解释性的数据挖掘利用。进一步构建了以煤岩物性、矿井结构和空间应力为基本要素的数字岩石力学理论体系,提出了以“工程素描—物理嵌入—业务融合—决策生成”为步骤的数字岩石力学地下工程通用作业模式,并通过在复杂工程现场的应用检验了数字岩石力学解决方案的可靠性,为煤炭开采等地下工程的数字化转型、智能化升级提供了切实可行的实现路径。

改进YOLOv5的探地雷达常见地下管线识别

针对当前探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)图像识别准确率低,且小目标识别困难等问题,本文将YOLOv5(You Only Look Once)和ConvNeXt网络相结合,提出一种适用于GPR图像的常见地下管线识别网络ConvNeXt-YOLOv5,显著提高了雷达图像中小目标的识别精度.同时,为了解决因地下管线原始信息不足而导致的模型训练精度低的问题,使用实测GPR图像、时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)与混类增强算法Mixup模拟图像构建数据集.然后,在此数据集上验证了本文所提方法对常见地下管线的识别效果,并用识别后的二维GPR B-scan图像还原出地下管线的三维图像.实验结果表明,对镀锌输水钢管、PVC管、电缆线和含水塑料瓶等常见地下管线进行识别时,ConvNeXt-YOLOv5表现出优良的识别性能.尤其是对PVC管的识别精度提升明显.与YOLOv4、YOLOv5、YOLOv7和Faster R-CNN模型相比,其平均精度均值分别提高了3.83%、2.82%、1.9%和3.72%.同时,三维探地雷达图像更直观的还原了地下管线信息.

三心拱断面地下管廊结构地震动力响应分析

针对地下管廊抗震的问题,以郑州市耿河变电站到博文变电站之间的三心拱断面地下管廊为研究对象,利用ANSYS Workbench软件建立三维实体模型,对其进行前6阶的模态分析,发现该管廊存在纵向振动、竖向振动、横向振动以及转动。基于模态分析,对管廊在水平地震和竖向地震作用下的位移响应、加速度响应和主应力响应进行分析。结果表明:最大的水平和竖向位移峰值分别为-24.222 mm和-8.954 mm;最大加速度峰值分别为3354.2 mm/s^(2)和1646.0 mm/s^(2);第一主应力峰值分别为514.7 kPa和244.15 kPa;第三主应力峰值分别为-608.15 kPa和-256.71 kPa,可得出水平地震占主导作用。对管廊的横向地震动力时程进行分析,改变频谱特性、结构材料强度、结构埋深等参数,分析其对管廊抗震性能的影响。得到研究的管廊结构在地震波频谱特性约为1.1 Hz时最为敏感;混凝土强度的改变对管廊结构的动力响应影响不大;随管廊埋设深度的增加,周边土压力加大,使其内力逐步上升。

地下病害成因及探测方法研究

地下病害愈发成为危害生产生活安全的重要问题。为探究地下病害成因规律,搜集了近十年全国范围内地下病害致塌案例和工程探测实例。据研究,地下病害发育与土质条件、强降雨、管道状况、工程施工等因素密切相关。为有效预防地下病害带来的危害,建立起以工程经验为基础形成的探测、解译、验证、信息化管理的三维雷达探测体系,保障城市道路安全。

宽煤柱窄条带点柱式充填开采技术与实践

针对某煤矿地下水保护的需要,提出一种宽煤柱窄条带点柱式充填开采技术。为成功实现条带式保水煤层开采,首先,分析条带开采时煤柱的留设;其次,分析了充填方法后,结合煤矿的充填材料来源,提出膏体充填工艺及流程;最后,对充填效果评价指标接顶率分析,提出点柱式充填加强支护效果。开采块段采用单翼长壁法布置充采双工作面,并形成全风压通风系统,在工作面内平行于切眼方向划分数量不等的宽煤柱,每个宽煤柱安排不同轮次的窄条带进行回采。条带开采后实施沿空留巷,采空区(回采后的窄条带)实行点柱式充填法与完全充填法相间的方法处理,第一轮与第二轮采用点柱式充填法、第三轮与第四轮采用全部充填法管理顶板。采用数值模拟分析,对充填后地表最大下沉量进行了预判与分析,地表最大下沉量发生在采区中部,为106mm,现场地表沉降监测数据和理论计算结果相吻合。研究成果在煤矿现场得到了应用,实现了地下水资源保护性采煤,提高资源回收率,降低充填成本,减少地表沉降。

地下管线三维建模与可视化技术研究

文章研究了地下管线的类型与特点,分析了三维建模与可视化技术在地下管线运维养护管理中的应用优势,阐述了地下管段、地下管点、地下管网的数据组织方式、结构化表达方式以及基础数据与关键坐标点的计算方法,研究了直管、弯管、不同衔接类型的三维建模流程以及管线管点可视化技术,有效克服了二维地下管线管理模式存在的管线展示不清晰、不直观、可读性差、实用性差等弊端,切实提高地下管线三维模型在实际运维养护中的效用与价值。

抽水蓄能电站地下厂房防渗排水方案数值模拟研究

抽水蓄能电站地下厂房埋深较大,受排水廊道、隧洞充水、复杂地质条件、天然地下水等多种因素影响,常形成复杂渗流场。基于FEFLOW软件建立包含输水隧洞、地下厂房、排水廊道、围岩、断层的三维渗流稳态模型,根据模拟结果对初始防渗排水方案进行了优化,取消不必要的中平段排水廊道,并抬升下平段排水廊道,使其以自流方式排出渗水。厂房区排水廊道和洞室群渗流量合计8048.16 m^(3)/d,为地下厂房排水泵选型提供较大富余度。

二三维一体化城市地下管网系统设计与实现

传统的地下管网管理系统往往采用二维管理模式,存在管理效率低下、难以对大量的管线信息进行有效的描述和表达等问题,而三维地下管线地理信息系统通过有效的数据采集、数据入库、条件查询、综合分析等功能实现,能够更加科学、直观地展示地下管网信息,很好地解决了二维管理模式存在的问题。本文针对城市综合管网应用,实现管网数字化、动态化、可视化管理,建立二三维一体化城市地下管网系统,支持对管网的规划、设计、施工、运营、评估提供可靠依据。

多源数据融合的地下空间三维模型构建方法

实景三维是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间,其可实现数字空间与现实空间的实时关联互通,而部件级三维模型是其重要的组成部分。作为城市发展的重要载体及城市规划建设的基础,城市地下空间的实景三维建设必不可少。本文针对城市地下空间的特点,结合国家新型基础测绘北京试点-丽泽商务区地下空间实景数据生产项目,提出多源数据融合的城市地下空间部件级三维模型构建方法,并探讨了城市地下空间发展及数据应用场景,为城市地下空间三维数据的广泛应用提供助力。

基于激光扫描的矿井掘进围岩变形监测

引进精度高且使用方便的三维激光扫描技术,对矿井掘进过程中的围岩变形进行监测。将三维激光扫描获取的点云数据转化为三维模型及AutoCAD平面图形,以此对比巷道断面的变化情况。对罗河铁矿-620 m矿段卸矿站掘进过程进行三维激光扫描,监测并分析围岩在掘进过程中的变形情况。分析结果表明,三维激光扫描技术能够有效地监测围岩状态与变形,具有非接触测量、高数据采样率、高分辨率和高精度的优势,为矿山安全生产提供了有力的技术支持。

基于三水准设防的抗浮锚杆系统设计方法

为减少抗浮设计不合理而引发的地下结构破坏,将抗震与消防工程设计理念引用到抗浮设计中。基于抗震设防设计理念与抗浮锚杆锚固的工作机理,提出了地下结构的抗浮锚杆系统中三水准设防设计方法,并明确了该设计方法的实施思路。通过地下结构的抗浮锚杆系统中三水准设防设计方法,以写字楼地下室的抗浮锚杆失效工程为案例,研究了抗浮锚杆设计的优化方案,确定了三水准设防设计理念下的锚固件长度、锚杆抗拔承载力、锚杆间距等参数。最后,结合该写字楼地下室的失效工程进行验证。结果表明:通过进行局部、整体抗浮设计验算,中庭锚杆整体稳定性验算,中庭范围柱下独基冲切验算及底板与独基交接处抗剪验算,验算结果均满足设计要求。可见,在地下结构的抗浮锚杆系统中,应用三水准设防设计方法可为地下结构抗浮锚杆系统安全管理提供依据。

基于三维地质模型的地下空间地质环境条件适宜性评价——以深圳湾超级总部基地片区为例

城市地下空间地质环境条件适宜性评价对于有效利用地下空间至关重要.该研究以深圳市南山区深圳湾超级总部基地片区为例,构建了以地质环境条件为基础,考虑片区既有地面、地下建筑开发现状的地下空间地质环境条件适宜性三维评价体系.该体系基于三维数据的特点和其他实际要求,体系构建主要包含4个步骤:1)利用多源地质数据的隐式三维地质建模方法建立三维地质模型;2)根据现有数据考虑当地地质条件,建立三维评价指标体系;3)利用三维空间分析方法,从三维地质模型中构建三维评价数据集;4)使用多级指数叠加法进行综合评价.结果表明,深圳湾超级总部基地片区地质环境条件适宜性总体较好,深层地质环境条件适宜性优于中层和浅层.该评价体系能够有效地整合二维和三维地质信息,给出更合理的评价结果,并提高结果深度方向上的分辨率.评价结果可以为深圳湾超级总部基地及其他重点片区地下空间规划利用提供有价值的参考.

临江高承压水砂层超深地连墙泥浆参数试验研究

南京地铁4号线二期工程滨江站—龙江区间中段江心洲风井工程地表存在淤泥质黏土和较厚高承压水粉砂层,下部覆盖高强度砂砾岩层,地连墙施工时若泥浆参数选择不当则难以起到护壁效果进而发生塌孔或缩孔情况。提高泥浆重度是增大槽壁稳定性安全系数的最直接方式,但同时也会增加工程成本。为探明淤泥覆盖下高承压水砂层中地连墙成槽作业时最优的泥浆参数,分析并评价该地质条件下的成槽质量,采用泥浆护壁的抛物柱法三维模型对泥浆参数进行计算,并通过试成槽试验和超声波检测对计算结果进行验证,最终选择出合适的泥浆配比。研究结果证明泥浆黏度为60 s,泥浆比重为1.07 g/cm^(3)时可以保证成槽稳定性系数为1.5,结果可为类似工程提供参考。

三维激光扫描在地下暗渠测量中的应用

三维激光扫描是近年来新兴发展的一项测量技术,其在各领域中得到了广泛应用。在管线探测中对于埋藏较深的地下排水暗渠,用常规的测量方法难以查清暗渠的准确位置,给后期施工带来了安全风险。为解决该类管线的探测问题,通过实际工程介绍了一个三维激光扫描在地下排水暗渠探测的应用案例,以查明地下9m埋深处排水暗渠的空间位置,经计算检查测量中误差为6.5cm,满足地下管线探测的精度要求,达到了探测目的,故该工法具有一定的参考意义。

我国城市地下空间开发适宜性评价研究现状与发展趋势

城市地下空间是缓解用地饱和矛盾、改善城市生态的重要空间资源,也是开创城市高质量发展新局面的良策,科学高效地进行城市地下空间开发适宜性评价工作至关重要。本文从评价指标体系、评价指标赋权、评价模型、三维建模与可视化、评价系统5个方面,系统梳理了城市地下空间开发适宜性评价研究现状与不足;对如何合理构建评价指标体系、提升三维地质建模精度、搭建地下空间综合系统三个关键问题进行探讨并给出相应对策;阐明了城市地下空间开发适宜性评价的发展趋势:全要素、全资源的统筹协调,需求导向的针对性评价模式,创新性、连续化的评价模型。该研究成果可促进城市地下空间开发适宜性评价工作的深化,为城市地下空间的合理评价与有序开发提供参考。

城市地下空间三维建模方法及应用

城市地下空间的合理开发利用对于优化国土空间布局,缓解地上城市资源和空间压力起着重要作用,随着智慧城市、数字城市的提出,城市地下空间三维建模逐渐成为当下城市治理的热点与难点问题。从地下空间数据获取方法入手,以吴中区某地下停车场为例,基于多源数据融合的三维建模方法,对当下城市地下空间三维建模研究方法及应用进行介绍和梳理。结果表明,通过各类型数据优势互补,采用基于多源数据融合的三维建模方法较好地完成了地下停车场的建模,使其能够更好地反映城市地下空间的三维结构,为建筑设计人员提供了客观完整的数据支持。

三维激光扫描在地下溶洞的应用

地下溶洞内部可见程度低、空间形态结构多种多样、环境复杂,对于地下溶洞的精确测量一直是一个难题。三维激光扫描技术可以非接触式的精确获取物体表面的三维点云数据,经过处理后能建立起物体的三维空间数据模型。本文以某喀斯特地貌地下溶洞项目为例,阐述了三维激光扫描技术在地下溶洞测量中测量原理、数据处理方法、工作流程,建立了洞穴主线的总览图、三维侧面、剖面图,对其中的钟乳石进行了三维建模,完全复现了溶洞内的空间模型。最后总结了三维激光扫描技术在地下溶洞测量中的优势和应用范围,希望给同类的工程项目一定借鉴作用。

高密度立体复合街区步行系统构建--以郑州东站东广场核心区为例

高密度立体复合街区逐渐成为城市空间组成的核心,构建立体步行系统能够满足不同空间行人多样化和高品质出行需求。通过总结高密度立体复合街区特征和立体步行系统的组成与功能,明确步行系统与街区空间形态关系。提出高密度立体复合街区内步行系统构建要点,包括深入调查研究、精准预测需求、合理布局网络和明确落地实施,并进一步提出创新的关键点是缓解高密度街区对行人的压迫感、满足复合街区内多元化的步行需求和统筹街区空间的立体化。以郑州东站东广场核心区为例,分析其集客运枢纽、商务、商业、休闲、居住等多功能复合的空间特征和指标规模,以及立体复杂的地下空间综合开发形式,提出坚持以人为本,打造多层次步行空间,构建地下、地面、地上多维度立体步行网络,且以灵活便捷的空中连廊建设形式和面向实施的指标控制要求保障方案落地实施,以支撑街区内绿色低碳、健康可持续发展。

信创环境下的三维管线管理系统建设与应用

本文面向新时代信创战略背景以及地下管线数据集中管理、可视化表达、信息分析和应用的实际需要,进行了信创环境下的三维管线管理系统建设与应用研究,将二三维管线数据和地形、遥感影像、倾斜摄影等数据进行统一管理,并实现了管线三维可视化管理、规划设计辅助决策、管线工程施工查询、管线故障应急抢修和管线数据服务共享等场景应用。同时,本文以芜湖市湾沚区为例,开展了实际建设与应用。实践证明,信创环境下的三维管线管理系统建设与应用有效推动了湾沚区地下综合管线管理方式创新,对于地下管线科学精细化管理、提高管线管理部门决策水平具有重要意义。