基于点云的隧道椭圆度分析

随着我国城市轨道交通的快速发展,隧道工程监测体量越来越大,三维激光扫描技术由于其精度高,采集数据信息量高且效率快,具有良好的应用前景。本文中通过对点云数据进行数据处理提取测量成果,对计算算法对成果的影响以及与与人工测量拟合成果进行对比分析可知:计算算法本身对于成果精度影响可以忽略,其获取数据成果精度与人工全站仪测量拟合成果相当。由点云数据获取的隧道横断面椭球度参数拟合时参与计算点数量远远多于人工测量,因此具有更好的稳健性。

盾构隧道断面椭圆度拟合方法研究

研究了如何对盾构隧道断面椭圆度数据进行快速采集和处理,以减少测量工作量并减小对隧道抢险、正常施工的影响。现场数据采集完成后使用Matlab软件对数据进行快速处理,及时发现隐患,对以后盾构隧道断面椭圆度测量具有一定的借鉴意义。新建珠海市区至珠海机场城际轨道交通项目横琴隧道二工区包含4条盾构隧道,施工期间使用该方法进行相关测量工作,为设计单位、抢险作业等及时提供了隧道变形数据。

一种基于三维最小二乘与RANSAC算法的隧道断面检测方法

盾构法因安全高效在地铁隧道等交通设施建设中被广泛应用,为保障建成后隧道的平稳运行需进行定期稳定性检测。相对于全站仪等传统低效率作业方法,短时间内获取大量数据的三维激光扫描技术逐渐成为盾构法隧道检测的首选方法。但隧道内管线、轨道等设施同样被扫描并掺杂在获得的点云数据中,成为影响隧道断面参数计算的噪声点。本文提出一种基于三维最小二乘与RANSAC算法的隧道断面检测方法,该方法首先基于三维最小二乘(Three-Dimensional Least Square Method,3D-LSM)计算隧道点云中轴线整体方向向量来获取隧道断面,进而将获取的三维断面数据转换到二维平面上,随后基于随即抽样一致算法(Random Sample Consensus,RANSAC)建立拟合去噪模型,根据断面数据拟合计算隧道断面的半径和椭圆度。通过青岛某地铁隧道精密检测工作表明:该方法能够应用于三维激光扫描计算隧道断面的椭圆度和半径中,并有效地克服了噪声点对拟合精度的扰动,提高模型拟合计算精度和对粗差点抵抗性。

偏心堆载作用下盾构隧道横断面变形规律及其控制限值

基于修正惯用法,计算偏心堆载作用下隧道衬砌环的围压,采用MIDAS/GTS NX软件建立单环管片环的三维有限元模型,计算围压作用下管片环的横向变形及内力情况;提出采用椭圆度作为评价隧道结构变形的评价指标。研究结果表明:在偏心堆载作用下,盾构隧道结构呈现“斜椭圆”变形,在椭圆长轴两端隧道内侧发生挤压的现象,混凝土的应力较大。由于应力集中,管片与管片的接缝处的应力较大;椭圆度同时适用于对称和偏心堆载情况下的安全状态评价,混凝土和螺栓最大应力都随着椭圆度增大而增大,近似呈线性关系。当达到混凝土的屈服应力时,混凝土发生破坏,混凝土最大应力不变,螺栓最大应力增长变快,螺栓最大应力?椭圆度曲线斜率变大。

基于移动三维激光扫描的盾构隧道断面提取与应用

运营期地铁隧道断面监测是隧道结构监测的重要内容,对维护地铁安全运行极为重要。本文针对运营期的地铁隧道结构特点,采用新型移动式三维激光测量技术,全面采集隧道结构的点云信息。根据隧道断面的变形机理,首先利用高密度点云数据获取隧道高清正射影像图,然后通过自动识别的技提取隧道顶部的环片拼接缝,以此为基础结合传感器数据提取逐环点云数据,再利用得到的逐环点云数据提取各环片中部断面数据,最后根据提取的断面点云,对环片的水平收敛、椭圆度、环间错台量进行综合分析。在苏州地铁进行隧道监测试验,结果表明该方法不仅实现了隧道段面逐环提取,通过调整断面位置实现了环片错台信息,而且监测成果经过人工符合完全满足隧道监测的要求。

“先盾后扩”隧道穿越地裂缝带管片拼装方式及影响

依托西安地铁15号线府君庙村站—祝村站区间盾构隧道穿越地裂缝带工程,分析了“先盾后扩”法施工管片拼装方式及工程影响。基于理论分析推导了土层参数、断面椭圆度和地表最大沉降的关系式。结果表明:考虑设防段扩挖施工便利性和正常段结构受力稳定性,设防段管片宜采用通缝拼装并将封顶块置于拱顶正中央,正常段管片采用错缝拼装;横向刚度有效率在错缝拼装时取值范围为0.27~0.88,在通缝拼装时取值范围为0.23~0.75,且随着断面椭圆度增大而减小;通缝拼装引起的地层损失率和地表最大沉降比错缝拼装大;管片拼装过程引起的地层沉降会累积在“先盾后扩”施工总沉降中,因此应确保拼装质量,建议参照规范将通缝拼装时断面椭圆度控制在5‰以内。