道路地下空洞探地雷达波场和时频特性

根据城市道路地下介质的分布特征和电性参数设计模型,采用时域有限差分法和广义S变换,对道路地下存在的充气空洞、充水空洞、回填不密实、埋藏金属物状态进行探地雷达正演模拟和时频特征提取。结果表明,地下空洞顶界面的反射波同相轴均呈弧形反射形态,但充气空洞的反射波能量强于充水空洞;地下空洞发育区域的中心频率集中在某个低频区间,其余频率成分分布较均匀;埋藏金属物区域出现两簇高幅值能量团,频率分布较分散;回填不密实区域频率未能显示出较明显的规律。最后,通过工程实测验证了数值模拟的可靠性。

基于多线激光雷达的井下斜坡道无人矿卡定位与建图方法

井下斜坡道的定位与建图是实现井下斜坡道无人驾驶的关键技术之一,矿山井下斜坡道区域为典型非结构化环境特征,且道路具有一定倾斜角度,采用传统SLAM算法无法获得精确里程计信息,导致定位与建图精度难以满足无人矿卡行驶需求。针对上述问题,通过研究激光SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)算法LeGO-LOAM,笔者提出一种适用于矿山井下斜坡道环境的定位与建图方法。首先,针对井下斜坡道口两侧均为光滑水泥墙壁,特征点稀少问题,设计了基于人工路标的辅助增强定位方法,有效增加点云特征数量,从而优化位姿估计结果,避免建图漂移现象;然后在特征预处理阶段,提出了一种基于激光点云高度差与坡度信息融合的提取地面点高效算法,通过改善地面地点的选取策略,针对倾斜坑洼路面仍能有效识别地面点,解决了井下斜坡道定位与建图倾斜角度大、误差大等问题;其次,基于CVC(Curved-Voxel Clustering)聚类算法设计了一种斜坡道点云曲率体素聚类算法,采用曲率体素和基于哈希的数据结构对点云进行分割,大幅提高在井下稀疏、噪声环境下点云聚类的鲁棒性;最后,运用Scan-To-Map进行点云匹配,同时兼顾点云配准的性能与速度。在中钢集团山东某井下斜坡道的现场实验证明:与原算法相比精度提升13.15%,Z轴误差降低22.3%,地图质量明显提升,能有效解决井下无人驾驶建图及定位的难题。

地下结构抗震设计反应位移法的研究综述

近年来,反应位移法在地下结构抗震分析中的应用渐趋广泛。简要介绍了反应位移法的基本原理和应用现状,从地层变形、地基弹簧和结构模型等关键因素的角度详细总结了反应位移法的发展过程和最新研究进展,厘清了方法的完善思路,指出地层-结构相互作用是影响计算精度的重要误差来源。此外,在上述基础上论述了当前反应位移法应用过程中存在的突出问题,提出了反应位移法在进一步拓展应用场景、提升结果代表性过程中需要深入研究的关键问题。

高地应力下双江口地下厂房围岩破坏特征及影响因素分析

双江口水电站作为大渡河流域水电梯级开发的上游控制性重点水库工程,受深山峡谷地域条件影响,地下厂房存在埋深大且地应力高的工程特点。以主厂房为研究对象,统计归纳了爆破开挖中现场围岩变形及破坏特征,并阐释了高地应力条件下岩体破坏机制及影响因素。研究结果表明,双江口水电站地下厂房爆破开挖过程中围岩主要发生板裂、板片状破裂、V型破裂以及应力与结构协同作用破坏四种主要类型。其中,板状破裂主要发育在边墙、顶拱及掌子面;板片状破裂和V型破裂主要发育在拱肩部位,破裂深度一般大于40 cm;应力与结构协同破坏围绕断层或节理聚集区,破坏规模不等且可预见性较差。

高压富水硬岩地层双护盾TBM前置式超前注浆堵水技术研究

晋中引黄输水隧洞双护盾TBM施工穿越高压富水裂隙,掌子面高压大流量突涌水严重,采用常规后置式超前注浆技术对掌子面突涌水进行超前处置效果不佳,主要原因是受外插角影响,采用常规后置式超前注浆存在注浆目标区域受限、钻探效率低、超前注浆控制难度大等问题,难以形成有效的止水帷幕结构。对隧洞水文地质条件、突涌水情况及超前注浆技术进行系统研究分析,提出双护盾TBM前置式超前注浆堵水工艺,通过优化注浆设备,在掌子面处实施超前注浆堵水。开展现场注浆试验,对坚硬岩面钻孔施工、注浆材料、注浆参数控制及注浆段长优化等技术进行研究,并根据现场试验信息,不断优化注浆设备及工艺。通过对晋中引黄输水隧洞实施前置式超前注浆堵水技术,洞内平均出水量降至3 702m~3/d,降幅达75.9%,同时在一定程度上提高了TBM施工效率。实践证明该技术方法有效。

地质雷达法在城市道路塌陷病害探测中的应用

从地质雷达原理出发,分析地下病害体的地球物理特征及其反映在地质雷达信号中的波组特征,同时总结城市道路常见电磁干扰物及其在地质雷达信号中的特征。结果显示:地质雷达解译中,正确识别有用信号、排除干扰信号,对提高地质雷达解译的准确性至关重要;结合工程实践,地质雷达法可在城市道路塌陷病害探测中取得较好效果。

含断层金属矿地压显现规律研究与防控措施

断层是金属矿山采空区稳定性的薄弱环节,也是地压显现治理的难点。以金山店铁矿为背景,基于现场调研结果,借助微震监测与数值模拟相结合的方法,对含断层金属矿山的地压显现规律进行分析。结果表明,在构造应力和自重应力双重作用下,采空区附近断层对空区围岩稳定性有显著影响。断层位于采空区内部时,主要表现为穿过断层巷道的局部破坏,而对上下盘巷道影响较小;断层位于空区上盘时,随着空区面积增大或隔离矿柱宽度减小,会导致断层与空区间的矿柱应力集中区叠加,出现大范围屈服破坏。建议对过断层的巷道局部破坏部位采取二次支护的应对措施;对于断层与空区内的矿柱大范围屈服部位,则应尽量避开在应力集中区布设开拓和采准巷道。该研究结果可为治理含断层矿山地压显现提供参考。

地上地下一体化线性工程选址论证研究与应用

针对线性工程因线路长、范围广、自然环境复杂的特点,导致规划论证阶段难以快速掌握沿线自然条件的问题,本文以实景三维数据作为地上空间基底、三维地质模型数据作为地下空间基底、专题数据作为数据要素底板,构建了地上地下一体化的三维空间场景,并基于三维场景制定了线性工程三维选址论证分析的流程方法。以青岛规划高速公路为例,三维选址论证分析可快速掌握沿线的地上实景现状、地下地层断裂构造及各类专题要素等情况,有效提高了线性工程选址论证的效率和质量,为线性工程提供了地上地下一体化的三维选址论证新模式。

眼前山铁矿采区稳定性微震监测可行性研究

文章介绍了眼前山铁矿工程背景及回采过程中面临的地压问题,结合多通道微震监测技术特点,制定了覆盖采区的48通道微震监测系统技术方案。采用D值最优设计理论,对传感器进行了优化布置,确定的采区微震监测技术方案可实现回采过程中采区稳定性实时、在线和全方位立体监测,为采区安全回采提供技术支撑。

空地一体技术在地下暗河探测中的应用研究

地下排水管涵是城市排水的主要渠道之一,掌握地下排水管涵信息对于城市防汛具有重要意义。受拆迁、道路改造施工等影响,地下排水管涵的部分井盖、井筒遭到掩盖、掩埋,使其成为难以探明的地下暗河。针对现场条件复杂的地下暗河,单一探测技术难以实现地下暗河的完整探测。因此,采用了测量型无人机、全地形机器人、三维激光扫描仪和GNSS-RTK协同作业的方案,形成了一种空地一体测绘技术,实现了测区地形、地下暗河的精确测绘,提高了城市疑难地下暗河的作业效率和数据质量。

大型地下车库混凝土地面整平施工方法研究与探讨

本文论述的施工工法主要是利用激光整平机的自动找平功能和小型机具设备的施工灵活性,结合混凝土中布置抗开裂钢筋网片,以及混凝土浇筑成型后采用磨光机打磨、压光等多道工艺方法。在房屋和市政工程大型地下车库及地下停车场大面积混凝土地面整平及施工过程中,能加快进度、降低成本、减少混凝土开裂等质量缺陷,同时也提高了混凝土地面施工工艺水平。

浅层地震反射波法及地质雷达法在地下防空洞探测的应用研究

由于早期人防工程相关资料的缺失,形成若干盲区。本文采用浅层地震反射波法及地质雷达法对浙江宁波地区的地下防空洞盲区进行定位探测,分析其满水和抽水后状态下进行无损检测的可行性。结果表明,结合两种方法的应用可基本实现对防空洞埋深定位探测,抽干水后状态下的反射信号更为清晰。在现场勘测应用时,应减少环境干扰,优选测试分析参数并验证结果。

桌景•梯城:公共绿地下的一场城市实验

本次设计实践性研究从城市的多元化出发,在深圳高密度发展的地域特征中探索“弹性绿地”建设与城市公共空间的多元性。南沙原创在深圳留仙洞万科云设计公社B4/A3从场所自然或人为场所中更一般性的范畴之间的日常空间体验感出发,以“梯城”和“桌景”设计理念引入,建构结构空间的划分,历史功能化的重构复合功能空间。充分体现“结构”与“空间”关系所具有的造型特质,营造结构即空间,同时满足用地属性绿化需求,赋能多型的地上与地下共享空间。“化整为零”的设计策略可逆性的运用,在地性的解读城市建筑学进行当代的实践探索,以实验的城市理念空间重构物质环境,唤醒人的感官体验和精神场所。

基于超声波相控阵法的工业厂房地下病害体检测应用研究

工业厂房地下病害体隐蔽性较强,且易引起地面不均匀沉降,危及厂房安全,目前常规检测技术难以有效对病害体进行检测,需要开发更为精确的检测技术和方法。本文以发生不均匀沉降的某工业厂房为例,采用超声波相控阵无损检测方法对厂房地下病害体进行检测,并使用探地雷达法进行对比验证。结果表明:超声波相控阵法能有效探测出空洞、不密实地下病害体,检测结果较探地雷达清晰,可全面检测出小型地下病害体。本文结果可为超声波相控阵法在地下病害体的无损检测方面提供有益参考。

蒙库铁矿地下矿地压微震在线监测技术研究与应用

在884 m、938 m水平环形永久运输巷道安装地压微震在线监测设备设施,可实时掌握地下矿开采过程中因凿岩、爆破等因素造成顶底板岩体变化,及时、准确掌握地下矿地质地压的实时数据,做到预测预警。地压微震在线监测技术的应用保证了井下作业人员的安全,确保矿山安全生产。

地球物理方法在煤矿水文地质勘查中的应用现状

地球物理勘探(简称“物探”)作为一种常用勘探手段,在煤田、水文、地质勘查中扮演着十分重要的角色,为煤矿开采、水文、地质保障发挥着至关重要的作用。近些年来,随着技术的不断进步,仪器装备的不断升级,物探技术的应用取得了长足的发展,越来越多的物探手段被应用到勘探找水、煤矿防治水等领域,有效的指导了水文地质工作。本文全面梳理了目前地球物理手段在煤矿水文地质工作中的应用现状,从方法分类及解决问题的范围角度出发,系统总结了整个水文物探技术体系,以期对广大同仁在今后煤矿水文地质工作时有所启发和借鉴,促进物探方法的应用。

超长定向钻注装备关键技术分析及发展趋势

定向钻技术起源于石油钻井工业,经多年发展已拓展至隧道工程地质勘察及灾害处置、煤矿底板含水层改造、蓄能电站抽水通道施工、市政管道铺设等多个领域。地面注浆技术结合定向钻长距离精准穿越的优势,可实现地下工程不良地质高效预加固与灾害安全处置,具有广阔的应用前景。系统综述了定向钻注装备技术的发展历程、研究现状和待突破关键技术。首先,介绍了定向钻与地面注浆技术的发展历程;其次从重大科研项目、学术论文、授权专利以及工程实践等方面进行了分析与总结。结果表明:我国现阶段定向钻注技术总体已达到自主化、实用化的国际先进水平,但在千米级长距离快速钻进、复杂地质条件精准导向、地下工程精准注浆处置等核心技术方面仍存在“卡脖子”难题。面向战略性重大工程建设需求,提出了超长距离定向钻注一体化装备“预报、钻进、注浆、检测”四大功能模块,围绕随钻感知预报、快速钻进与卡钻预测、精准导向技术、远距离凝胶可控注浆材料、稳压控制分段注浆工艺、随钻检测系统六方面,开展了分析与讨论,可为我国定向钻注一体化装备技术发展和地下工程灾害防控提供参考。

装配式地下管廊穿越活动地裂缝的适宜性分析

在地裂缝分布广泛的地区,装配式地下综合管廊穿越活动地裂缝的适宜性尚不明确。为了研究装配式地下管廊在地裂缝活动作用下的受力与变形特性,通过建立装配式地下综合管廊穿越地裂缝的三维有限元模型,设置了10 cm、15 cm,20 cm和25 cm 4种不同沉降量工况以及45°、60°、75°和90°4种不同的地裂缝与管廊相交角度,分别进行了数值模拟计算分析。结果表明:随着地裂缝活动量的增加,管廊的变形与纵向应力均呈增大的趋势,且当沉降量接近20 cm时,管廊底板最大纵向拉应力达到混凝土抗拉极限,位置在下盘接触且靠近地裂缝处;地裂缝与管廊交角越小,管廊最大纵向拉应力越小,但扭转效应明显;在地裂缝活动性较弱的场地,装配式管廊穿越地裂缝表现出对不均匀变形更优越的适宜性。研究成果对地裂缝活动作用下装配式管廊的破坏机理的研究以及灾害防治具有重要意义。

深基坑开挖对邻近古建筑影响实测分析

基坑开挖对坑外地表及周边浅基础古建筑等有重要影响。结合佛山地铁三号线大良站基坑开挖工程,对基坑地连墙结构、坑外地表及古建筑(慈善会)的变形进行了监测分析。结果表明:随基坑开挖深度增大,地连墙的水平位移最大值位置逐渐向下移动,最大水平位移约为14 mm;地连墙顶部位移逐渐由坑内指向坑外,变形呈“下凸上凹”型;周边地表沉降规律表现为凹槽型,沉降槽点在0.2~0.3H(H为基坑深度)之间;古建筑累计沉降随基坑开挖深度的增大而增大,且其邻近基坑侧更大,最大值约为15 mm,不均匀沉降值约为7 mm;在同一工序下,古建筑沉降趋势与地表沉降趋势相同,前者沉降变形更大,且相对滞后。基于分析结果:基坑开挖过程中加强横撑、适时回灌、及时施作封底等措施对减少邻近古建筑变形具有重要工程意义。

基于尺度融合的机场跑道地下病害检测算法

及时准确地检测机场跑道地下病害对保障飞行安全至关重要,由于机场道面结构层复杂,其电磁波传播环境复杂、噪声强度大,致使地下病害的探地雷达数据特征被严重干扰。为此,提出了一种基于尺度融合的机场跑道地下病害检测算法SF-SSD。首先,在VGG16主干网络上设计具有更宽感受野的RFB模块,抑制了病害周围的噪声干扰,提取更多原始雷达数据特征;然后,使用尺度融合的方式融合网络浅层特征,获取不同类型病害间的细微差异,形成高辨识度的病害细节纹理特征;最后,根据6种不同分辨率的特征图生成6种尺度先验框进行类别预测和位置回归,通过非极大值抑制的方式筛除冗余的先验框。在真实机场跑道地下病害数据集上进行了测试,并与目前5种经典目标检测算法进行对比。实验结果表明,SF-SSD算法可以较好地从辨识度低、噪声强度大的雷达数据中完成病害自动检测,并取得了最高的平均准确率,达到了82.18%。