图像识别技术在水工隧洞收敛变形监测中的应用

基于图像识别技术的水工隧洞收敛变形监测技术,是实现水工隧洞全断面收敛变形简便、易操作的自动化监测的重要手段。在实践应用中,基于图像识别技术实现了靶标自动识别和位移自动测读,测量精度可控制在2 mm之内,通过试验获得了最佳靶标直径和适宜的拍摄距离参数,靶标适宜直径范围为150~250 mm,适宜拍摄距离根据洞径选择3~10 m,并结合某施工期水工隧洞工程进行实际应用,取得了良好的应用效果,可显著减少人工监测工作量,大大提高监测工作效率,研究结果可为隧洞安全监测提供重要参考和技术支撑。

隧道围岩收敛变形预测模型动态选择与变形量概率 预测

高地应力或复杂地质条件下隧道围岩极易变形侵限。在隧道施工期对围岩的变形趋势与收敛变形值进行超前判识,对保障施工人员安全、提高隧道施工效率具有重要意义。传统单一预测模型难以适应隧道收敛变形的动态变化,预测效果有限。建立了一个基于连续贝叶斯反分析方法和最优模型选择的围岩收敛变形动态预测模型,利用隧道收敛变形监测信息作为观察值,对用于围岩收敛变形曲线预测的3种经验模型参数进行了连续更新校准,选择最优模型预测围岩最终收敛变形值并量化其不确定性。将该模型应用于白马隧道9个断面16组测点的围岩收敛变形预测,预测与监测的最终收敛变形量平均相对误差仅3.22%。动态预测模型仅需开挖后10 d的观测数据即可有效预测40 d的最终变形收敛结果,为全断面开挖法隧道围岩变形侵限和大变形灾害防治提供了重要技术支撑。

基于PointNet++进行附属设施语义分割的隧道收敛变形分析

随着城市轨道交通日趋广泛,隧道结构变形引起的地铁安全事故凸显,亟需对运营期隧道进行变形检测。隧道衬砌作为隧道变形分析的研究对象,衬砌内表面存在的大量附属设施影响隧道收敛变形分析精度。为了提高变形分析精度,解决点云处理环节中存在的自动化程度低的问题,提出基于PointNet++点云语义分割的隧道收敛变形分析方法。首先利用深度学习方法进行点云语义分割,对隧道衬砌附属设施进行自动滤除。然后对隧道衬砌进行断面提取,利用随机抽样一致性算法(Random Sample Consensus,RANSAC)对隧道断面点云进行采样,分析隧道收敛变形程度,从Z+F PROFILER 9012A激光断面扫描仪获取山东省济南市地铁盾构隧道点云实测数据上并进行应用。研究结果表明:所提出的处理方法可以有效地将大规模隧道衬砌与连接紧密的附属设施分离出来,隧道附属设施总体分类精度达到96%,滤波结果较好地保留了隧道衬砌原始形态特征。在对隧道整体和局部收敛变形分析的重复性验证中,测试区间内隧道整体变形精度往返测长半轴平均偏差为1.04 mm,短半轴平均偏差为0.9 mm,测试区间内隧道局部收敛变形往返测标准差最小为0.773 mm,最大为0.938 mm,可以满足隧道收敛变形分析的精度需求。研究结果可以有效提升处理大规模隧道数据的自动化程度,具有良好的有效性与可靠性,对运营期地铁隧道收敛变形检测或监测有较好的实践应用意义。

群坑施工对地铁隧道收敛变形的分析研究

越来越多的公用建筑在规划选址的时候更是直接将轨交沿线作为重要的选址因素之一。然而因为轨道交通施工工艺的特点以及承载公共交通安全的重要地位,使得邻近地铁的新建工程有着较高的施工风险,特别是地下深基坑施工阶段,邻近既有地铁隧道的基坑,在开挖时因土体卸荷作用会引起地铁隧道的变形。以桃浦智创城606地块商办项目为背景,分析研究了群坑深基坑施工对地铁隧道收敛变形影响情况,可为类似工程优化设计和施工提供参考。

基于分布式光纤应变传感技术的盾构隧道横截面收敛变形监测方法

横截面收敛变形是评估盾构隧道运营期间结构稳定性和安全性的重要指标,但现有的监测手段仅能满足对有限个等间距预设断面收敛变形的监测需求,对长达几公里以上的隧道任意断面进行全面的收敛变形监测还存在技术和经济上的困难而无法实现。采用分布式光纤应变传感器覆盖隧道全线各断面,并提出一种通过测量内壁环向应变分布监测隧道任意横截面收敛变形的方法。该方法得到的收敛变形与应变分布呈显式线性关系,变形监测精度主要由传感器应变测量精度决定。其次,通过有限元算例的计算结果证明了所提方法的正确性。最后,通过横向盾构隧道缩尺模型试验测试了所提方法对收敛变形的实测精度。试验结果表明,该方法对监测收敛变形的最大误差仅为15%。

龙潭隧道围岩收敛变形灰色系统预测模型

基于龙潭隧道开挖过程中的围岩收敛变形资料,通过对具有一定随机离散性和波动性的位移-时间顺序的数据列进行累加处理,建立了 GM(1,1)灰色预报模型,预测了围岩收敛变形的未来趋势,并对预测位移进行一次累减,得到位移速率预测公式,预测围岩收敛趋于稳定的时间。两个断面的预测值和实测值的比较结果表明所建预测模型可取得比较好的效果。

地铁运营隧道收敛变形分析

结合上海轨道交通2号线人民广场站—南京东路站区间隧道,研究了地铁运营隧道收敛变形及其影响。阐述了上海轨道交通2号线人民广场站—南京东路站区间隧道收敛变形的测量方法与结果。结合改进的盾构管片接头模型对地铁运营隧道进行数值模拟计算,给出不同水平径向收敛时的管片内力数值。通过实测地铁运营隧道水平径向收敛变形,结合数值模拟和最大裂缝宽度理论计算结果表明:该区间上行隧道水平径向收敛普遍较大,最大可达77mm。衬砌管片的弯矩和裂缝宽度与水平径向收敛变形密切相关。通过理论计算,不同水平径向收敛变形时的裂缝宽度为腰部最大,拱底次之,拱顶最小。

上海软土地铁隧道沉降及横向收敛变形的原因分析及典型特征

软土地区盾构法隧道变形主要包括纵向不均匀沉降和横向收敛变形。当纵向沉降累计变形、不均匀变形坡度以及变形速率等达到一定程度,横向水平直径相对标准圆变化量超过一定数值,就会引起隧道结构受力的安全问题。上海地铁自1995年1号线开通后,针对地下线路每年2次沉降监测,高架区间每年1次沉降监测,自2011年全路网地下隧道每年1次横向收敛监测,积累了大量宝贵的实测数据。对上海地铁隧道近25年的变形数据进行分析,总结了隧道纵向不均匀沉降原因及典型特征。对四种隧道横向收敛变形的分析方法和结论进行对比,总结横向收敛变形的特征。可为类似软土地质条件的城市地铁隧道结构设计、施工及运营期维护保障提供参考,减小结构破坏风险,保障城市地铁运营安全。

隧道收敛变形监测及围岩特性参数反演

通过岭南高速公路分水岭隧道的现场收敛变形监控,对量测数据进行了曲线拟合和回归分析,据此研究了隧道围岩的稳定性,实时确定了合理的二次衬砌施工最佳时间。结合现场收敛观测数据,利用系统识别灵敏度分析理论开展了隧道围岩特性参数反演分析,确定了不同围岩类型的材料特性参数。研究结果表明:隧道开挖后围岩稳定性较好,未出现超出规范规定的异常变形;经反演分析可知,围岩材料特性参数均在规定范围之内,符合规范要求。

基于弹性极限理论的盾构隧道收敛变形研究

为研究隧道横向收敛变形对隧道结构安全的影响,从变形协调的角度出发,应用修正惯用法求出螺栓在弹性极限状态下管片截面的弯矩值,并根据管片横截面受力与隧道横向变形之间的关系,反推出管片环的弹性极限曲率半径。基于上海地铁单圆隧道的设计参数,对弯矩传递系数ξ分别取0.3、0.4及0.5进行计算,得出隧道收敛变形的限制值分别为18.6mm、23.4mm及30.2mm。最后,以上海轨道交通8号线某区间隧道的实测横向收敛数据为基础,将该方法得出的限制值与设计控制值5‰D(D为隧道外径)进行了对比。通过对比表明:该收敛变形的限制值能够反映出管片接头处螺栓的受力状况,可以为地铁运营隧道的安全评判提供重要参考。

深部软岩巷道矿压监测与收敛变形研究

深部软岩巷道岩性不均匀,各岩层岩性差别较大,岩石遇水风化软化现象严重。矿压监测能够确定工程岩体力学属性,对增加矿井产量,提高矿井的经济效益具有重要的意义。收敛变形测试是对支护效果的检验与评价,为确定最经济有效的支护方案提供了依据。内蒙古上海庙矿业有限责任公司榆树井矿巷道施工出现了变形、开裂、底臌现象,顶板及两帮位移变形较大,为了保证巷道的稳定和生产的安全,进行了矿压监测和收敛变形测试,为矿区软岩巷道工程的综合治理提供必要的基础。

运营地铁隧道收敛变形对接头性能影响的研究

基于上海运营地铁8号线某区间隧道横向收敛变形的实测数据,建立了隧道横、竖向变形量之间的相互关系.根据该关系式采用四点加载的方法,通过数值模拟对隧道纵向接缝张开情况及螺栓受力情况进行了研究.研究结果表明:当隧道呈"横鸭蛋"变形时,隧道在封顶块接缝处产生内张角,而在其它接缝处产生外张角,且外张角远小于内张角.当隧道横向变形量△a=15 mm时,封顶块接缝处的螺栓开始产生屈服.管片接缝处的接缝张开值与横向变形量△a近似呈线性变化,且封顶块接缝处的张开值并未受到螺栓屈服的影响.当封顶块处接缝张开值约为3 mm时,连接螺栓开始屈服,且隧道纵缝间螺栓预紧力的大小对管片各接缝张开值的影响较小.

一种基于激光测距的大断面巷(隧)道收敛变形高效测量装置的研发及应用

为保证大断面巷(隧)道收敛变形精确测量,研发了便捷式激光测距仪新装置,通过结构设计创新,新装置利用万向球云台替代多轴连接杆,提高了发射接收装置的稳定性和校准能力,最终实现了原位测量;测点布置采用改进的十字型布置方式,增加BE测量路线,形成五测点矩阵ABB'CE;利用小变形原理和三角函数原理推导出了巷道收敛变形计算原理,分别得到了巷道两侧帮相对中轴线的位移量和顶底板的位移量。由于客观因素导致测量数据存在误差,因此针对单次测量和多期测量分别进行误差处理,采用测定值子样平均值来估计单次测量真值,多期测量采用半参数回归分析法消除误差。新型装置在贵州开阳磷矿下属马路坪矿区得到了首次应用,对新开挖大断面巷道表面收敛变形进行长期监测,获得了该矿区深部软岩巷道的基本变形规律。

隧道围岩收敛变形的改进 GM(1，1)预测模型

为了有效提高隧道围岩变形的预测精度,对传统GM(1,1)预测模型进行了改进。改进模型通过对原始监测数据列优化重构,降低了量测误差、外界因素等噪声干扰造成的监测数据随机突变和离散性,提高了模型预测效果,并结合梅花山隧道典型监测断面对改进GM(1,1)预测模型进行了检验。研究结果表明:改进GM(1,1)预测模型增强了环境适应能力;预测结果与实际监测数据吻合程度明显提高,具有较好的实际工程应用推广价值。

一种新的大跨度洞室收敛变形监测方法探索

地下洞室开挖后开挖面各点都会发生位移变化,尤以断面方向变形最为明显。因此,及时监测断面收敛变形情况并预测变形趋势,对施工及工程安全具有重要意义。探索了一种安全高效的大跨度洞室收敛变形监测方法。详述了监测实施方案并对误差作了分析,进而提出了减小误差的措施。该法弥补了传统监测方法在大跨度洞室收敛变形监测上的不足,可站立于地面操作,避免了高空作业,极大地提高了监测作业效率。

地铁隧道收敛变形监测方法的研究

针对地铁隧道施工和运营中的变形情况,利用地面激光扫描技术快速采集地铁隧道点云数据,对所采集的海量散乱点云进行去噪、配准等内业处理,并对预处理后的点云数据应用分层切片技术获取断面,通过断面点应用最小二乘法计算圆的圆心坐标和半径,将计算值与设计值进行比较以判断收敛情况。为了监测不同期相同段的变形情况,特采集两期测量数据,并求出变化量曲线以及分析变化情况。试验结果表明,相对于传统的收敛变形监测方法,该方法极大地提高了作业效率,降低了作业强度,缩短了变形监测周期,具有可行性和准确性。

某硬岩隧硐围岩收敛变形特性分析研究

新奥法隧硐施工法的精髓就是允许围岩适度变形,对围岩初始应力部分释放,在产生大的变形前及时用柔性支护防护进行约束,形成承载环,充分利用围岩的自承能力,大大减少支护工作量,因此,对围岩的允许适度变形的把握在硐室设计和施工中就尤为重要。硐室施工过程中对岩体进行变形监测,分析得出围岩变形规律,对硐室的支护方案设计和支护时机把握起到积极作用。收敛变形是各种监测方式中最简单和最直接的方式,能直接反应出变形规律,也是目前隧硐施工中应用最广的一种监测方式。通过对硐室收敛变形监测结果进行处理,利用EXCEL软件分析变形量、变形速率与时间、掌子面推进距离之间的关系,寻找出围岩的收敛变形规律,指导硐室支护设计和施工。

收敛变形对地铁盾构隧道纵向等效抗弯刚度的影响研究

基于场试验监测数据,对等效连续化模型进行了修正,考虑了隧道收敛变形对结构纵向变形的影响,并将该计算方法与现有计算理论方法进行了对比。弯曲状态下,环缝位置不考虑剪切作用时,随着隧道收敛变形的增加,拱底环缝张开量最大值、管片拉压应力和螺栓拉应力均略有减小。结构纵向变形曲率半径越小,隧道收敛变形对其影响越显著。在大曲率半径隧道结构纵向变形状态下,隧道收敛变形对结构纵向变形的影响可以忽略;不考虑轴向拉伸导致结构纵向变形条件下,结构弯曲导致的拱底环缝张开量较小。

大型分岔隧道三维模型试验收敛变形的数码摄影测量应用研究

在模型观测面上设置测量标点,用数码相机拍摄实验各阶段测量标点位置,然后应用BP神经网络进行相片标点坐标变换,对各实验阶段的标点坐标进行识别、比较实现模型标志点的变形计算。将这一方法应用于某大型分岔隧道的施工开挖、加固过程的相似三维地质力学模型试验研究中,取得满意的观测成果,为三维力学模型试验收敛变形观测提供了一种新方法。

洞室围岩收敛变形灰色理论预测

洞室开挖后，洞周围岩的应力状态将会发生应力重分布。这是一个复杂的物理力学过程，其直观表现是洞室围岩发生位移．在以新奥法为代表的现代隧洞工程中，常常以收敛变形量测值作为判断围岩稳定状态和支护结构的经济合理性指标之一般地讲，围岩收敛变形是随时间而变化的。因此，收敛量测得到一个与时间顺序有关的数据列。我们曾根据围岩变形随时间变化的特点，利用岩石流变理论进行了研究＿［１］。本文简略地介绍了采用灰色理论的原理和方法，分析和研究围岩收敛变形的特点。