徕卡断面监测软件在地铁隧道工程中的应用

<正>地铁隧道开挖是隧道施工的重要工序,超挖过多,不仅会因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价,而且局部超挖会产生应力集中问题,影响围岩稳定性;而欠挖则直接影响衬砌厚度,对隧道质量及后期运营产生安全隐患。因此超欠挖控制是地铁隧道施工质量评定的重要内容之一,进行超欠挖控制的方法是使用测量仪器观测隧道断面若干个点,形成实际的开挖轮廓线,并在同一坐标系中与设计轮廓线进行比较,从而获取断面的超欠挖量和部位,及时指导下一步施工。     

利用三维激光扫描技术进行地铁隧道施工质量管控及病害检测

三维激光扫描技术具有不接触、高密度、高精度和数字化等特点，可实现地铁隧道全息、全面、快速三维测量。在土建施工阶段，分别对隧道初支及二衬进行三维扫描，可快速获取初支断面的超欠挖情况及二衬限界情况；将初支与二衬扫描获取的点云进行叠加计算，可分析隧道施工二衬的厚度。在地铁隧道运营阶段，采用移动三维激光扫描技术对隧道进行扫描，可快速获取隧道的全息数据，从点云中可分析、提取隧道渗水、裂缝、管片错台等病害信息。本文采用三维激光扫描技术对青岛地铁部分工点的施工质量及病害检测进行了测试、应用，介绍了其数据采集流程及点云分析处理，为三维激光扫描技术在地铁隧道的推广应用提供了一定的借鉴意义。     

隧道施工断面快速测量方法

在隧道施工断面测量过程中,在最小投入的前提下,采用极坐标法能够及时为施工提供可靠的测量数据,准确地指导断面施工。而三维坐标段落法,只需测量任意点的三维坐标即可计算其偏差,全面地反映整个段落任意桩号各个点的超欠挖情况。     

徕卡MS60全站扫描仪在隧道施工测量中的应用

针对隧道施工测量的特点,本文利用徕卡MS60全站扫描仪,以大瑞铁路大理到保山段隧道工程为例,阐述了三维激光技术在隧道超欠挖、变形监测、二衬厚度检测、二衬钢筋保护层厚度检测等方面的应用,并对点云的精度进行比较以及分析,结果表明,MS60不但能够满足测量规范要求,而且大幅提高了工作效率。     

适应任意形状铁路隧道LiDAR点云的断面差异分析方法

针对三维激光扫描技术在铁路隧道超欠挖分析和收敛分析等应用中如何能对任意形状隧道LiDAR点云进行断面差异分析的关键问题,本文提出了一种适应任意形状铁路隧道LiDAR点云的断面差异分析方法。该方法先建立铁路隧道设计断面统一模型,提出实测断面点与设计要素对应关系判定方法,对从隧道LiDAR点云中提取出的断面在铁路隧道设计断面统一模型中逐点确定所对应的设计要素,并计算出断面在对应设计要素上的径向投影点到设定的起算高程面与设计断面左侧交点的弧长,根据弧长对断面进行排序,最后根据设定的采样步长对有序的断面进行采样得到实测断面,进而计算出实测断面相较于设计断面的偏差量。通过3组具有代表性的不同断面隧道模拟点云数据对提出的算法参数最佳取值进行试验,试验结果不仅给出了算法参数的最佳取值,也论证了本方法可以对任意形状铁路隧道LiDAR点云进行断面差异分析。     

基于地面激光技术的隧道变形监测技术

研究了将地面激光技术应用于地铁隧道变形监测,运用基于点云法向量差异的点云分割算法对点云数据进行抽稀,使用抽稀后点云数据构建地铁隧道模型,对隧道进行整体变形分析,构建地铁隧道三维模型不仅提高了变形监测精度,而且能够反映隧道整体变形趋势。将此方法应用于天津地铁一号线隧道变形监测,通过与光纤位移计结果对比,变形监测精度在4 mm以内,能够满足地铁隧道变形监测的需要。     

利用CAD二次开发程序计算超欠挖的研究

应用CAD平台进行二次开发,研究了超欠挖的计算方法,发现利用CAD平台计算超欠挖可实现计算过程自动化、可视化,并介绍了其工作原理、软件组成部分。结果表明,CAD二次开发程序能很好地计算隧道超欠挖。     

利用CAD次开发程序计算超欠挖的研究

应用CAD平台进行二次开发,研究了超欠挖的计算方法,发现利用CAD平台计算超欠挖可实现计算过程自动化、可视化,并介绍了其工作原理、软件组成部分。结果表明,CAD二次开发程序能很好地计算隧道超欠挖。     

基于地面激光扫描仪的隧道断面提取研究

近年来,将三维激光扫描技术应用于地铁变形监测成为研究的热点.面对海量点云数据,如何提取隧道断面是成功运用该技术的关键.据此,本文采用三维激光扫描技术扫描隧道,获取隧道整体点云数据,并提出一种获取隧道任意位置断面变形的新方法.以某地铁监测数据为例实验分析,提取隧道断面图,实验证明了该方法的有效性.     

基于RANSAC算法的地铁隧道点云数据滤波

三维激光扫描技术能够快速、有效地获取隧道点云数据,可用于提取地铁隧道的形变信息,但隧道点云数据中包含着噪声点、离群点,需要滤波去除,目前已有滤波算法不适用于隧道环境。文中采用统计特征去除部分噪声点,利用区域增长方法初步提取隧道壁部分点云作为RANSAC算法种子点,进一步利用RANSAC算法拟合数学模型提取隧道壁全部点云数据,并利用RANSAC点云拟合模型对隧道盾构体施工精度进行评估。实验结果表明了方法的有效性。     

基于车载式激光扫描的地铁隧道结构检测

本文针对地铁隧道结构检测的基本内容和要求,基于车载式激光扫描技术研究了地铁隧道结构的检测方法.采用车载激光扫描系统采集地铁隧道的点云数据,采用基于RANSAC算法和大小尺度法线算法的组合滤波方法对点云数据进行预处理,通过对隧道点云数据的切片、拟合、展开等处理,计算并分析了地铁隧道的断面变形、收敛值、错台值及渗漏值等.研...     

移动激光检测系统的隧道限界检测方法

为了解决传统方法对运营中的地铁和高铁隧道定期检测速度慢,工作人员劳动强度大等问题,该文设计了一套以相对测量方式获取隧道点云数据的移动隧道检测系统。基于该系统获取的点云数据,再对系统内部传感器进行标定,最终利用标定结果以及实测数据将点云转换到轨面坐标系下,能够在不利用任何隧道设计数据的情况下,高效、快速、低成本地完成隧道的限界检测。并且,通过现场实验对方法的可行性进行了验证,结果表明,本文中的移动激光检测系统以及相关方法能够满足限界检测的精度要求,为隧道的限界检测提供了一种新思路。     

隧道点云格网化方法分析研究

面对海量点云数据,如何根据点云特征和应用目的选择合适的格网化方法十分重要。分析了主要的格网化方法,并根据地铁隧道实测点云数据进行实验分析。结果表明,不同点云格网化方法存在很大差异,克里格法整体效果较好,最小曲率法存在伪趋势现象,加权反距离插值边缘表现失真,三角剖分法存在断层现象,应用时要根据需要选择合适的格网化方法。     

三维激光扫描技术在米仓山特长隧道施工中的可行性应用研究

巴陕高速米仓山特长隧道为我国目前在建最长公路隧道,全长约13.8km。利用三维激光扫描技术高速率、高精度获取对象表面三维坐标的优势,对米仓山隧道LJ2标段右线施工过程中的超欠挖、二衬厚度、掘进面爆破效果进行了检测,并对开挖断面围岩周边收敛和拱顶下沉进行了变形监测。结果表明,检测段隧道超挖区域比例占到81%,其中超挖0～20cm的占62%,欠挖0～10cm的为14%;二衬厚度选取不同里程、相同位置121个位置进行分析,最大厚度0.662m,最小0.456m,平均厚度0.564m;掘进面爆破深度约为3.048m,爆破方量为254.065m³;K54+030断面围岩周边收敛6d最大收敛变形量为9.5mm,拱顶下沉监测点6d最大变形量为5mm。     

移动激光扫描技术下的隧道横断面提取及变形分析

移动激光扫描技术具有获取数据速度快、点密度大、精度高、无需拼站等优点,本文利用该技术获取的点云数据对隧道形变检测方法进行了研究和应用。首先,结合边界检测算法和随机抽样一致性算法计算隧道的空间中轴线,在此过程中省去了传统方法中对大量点云进行旋转的过程。其次,采用k近邻法计算各断面的缓冲区对点云进行分块,并利用投影法构建断面点集,提高了断面点集获取的速度。最后,提出了一种迭代椭圆拟合去噪的方法,在拟合出断面线的同时去除了噪声。最终通过与全站仪获取的断面数据进行对比验证了该方法的精度并将其应用在某段圆形盾构隧道上,采用隧道检测小车获取点云数据,每隔2 m截取一个断面,然后通过与理论断面的对比分析了隧道的形变情况。     

利用点云构建隧道断面的形变监测方法

提出了一种利用激光点云数据提取隧道断面并进行叠加分析的隧道形变监测方法。首先对获得的隧道点云在XOY面和YOZ面的投影中值进行了二次多项式拟合,提取出隧道中线作为基准;然后根据中线构建了隧道内壁任意位置的断面,并对同一位置不同时期的隧道断面进行了叠加分析,得到了隧道的整体形变情况。通过与常规监测方法结果进行对比分析,验证了该方法的有效性,且能够更直观地表征隧道的体变形状况。     

基于椭圆柱面模型的隧道点云滤波方法

由于地铁盾构环片附着了大量的螺栓和螺丝以及隧道内壁上安装的大量金属支架、电器设备等附属物,使得获取的激光点云数据包含了大量的非隧道内壁点(以下简称非点),从而影响到隧道点云在形变监测、三维建模等方面的应用。本文提出基于区域分割的椭圆柱面模型方法来滤除非点,将地铁隧道横截面视为椭圆(根据盾构施工特点),利用获取的隧道原始点云数据提取出隧道中轴线,并沿隧道中轴线正交方向将点云分割为等间隔区域,然后利用各区域的点云分别迭代拟合为椭圆柱面,从而实现对隧道内壁非点的自动滤除。实验结果表明,该方法能够有效滤除隧道内的非点,为三维激光扫描技术用于地铁隧道形变监测提供高质量的点云数据。     

基于激光雷达数据的隧道变形监测方法评估

随着激光技术的不断发展,利用激光雷达数据进行隧道变形监测已成为当前研究的热点。为了探明现有方法在隧道变形监测中的适用性,对现有的几种主流点云数据变形监测方法进行了整理归纳,通过分析点云变化监测误差来源,提出一套实验方法,排除配准误差影响,在不同的变形距离和不同的点云密度下对比分析了各种方法在隧道变形监测中的表现并分析了精度和点云密度之间的关系。实验表明,在不考虑配准误差的情况下,基于剖面的变化监测方法效果较好。     

高精度扫描仪在地铁隧道施工中的应用

以北京地铁7号线为例,介绍了在复杂地质环境中,运用三维激光扫描技术对隧道开挖的现状进行测量,确定隧道的超欠挖情况,并监控隧道施工的风险,以防发生隧道塌方事故等的一种新方法,可广泛用于地铁及其他行业的隧道断面测量等相关施工工程中。     

一种三维激光扫描技术隧道整体变形分析方法

针对三维激光扫描技术应用于隧道变形监测时无法准确确定隧道形变的问题,该文提出了一种基于参考基准的隧道点云降维格网化形变分析法,通过建立参考基准,计算点云到参考基准的距离,点云降维,生成降维点云到参考基准距离的分布格网图,并进行多期数据差值计算,获得隧道整体变形量值分布图.实验表明,该方法能够确定隧道变形区域和变形量值大小,能够进行多期监测数据的准确对比,提高了三维激光扫描技术的应用精度,是一种实用和有效的衡量隧道变形新方法.