基于三维激光扫描技术的穿黄隧洞形变检测研究

发布时间：2022-01-12 22:10

　　穿黄隧洞是南水北调中线总干渠穿越黄河的关键性工程,结构创新、工艺复杂,对其进行形变检测具有重要意义。在现有的隧洞形变检测方法中,三维激光扫描技术具有高精度、高效率的特点。针对三维激光扫描的点云数据,首先基于R树进行海量点云预处理,并完成高精度封闭曲面的中心线提取;然后基于几何拟合方法进行断面形变检测,实现封闭曲面数据的自动对比。将该检测方法成功应用于南水北调中线穿黄隧洞的形变检测,实现了隧洞断面自动对比及隧洞整体变形分析,在穿黄隧洞的纵深、横摆及高程3个方向上都得出了精确的形变检测结果,能够为工程的安全性论证提供有效的参考数据。 

【文章来源】：人民长江. 2020,51(09)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

形变检测方法流程

首先,以A洞100 m断面为例,进行变形分析。如图2所示,其中红色为2015年3月的扫描数据反演结果,绿色为2019年11月的结果。分别在XYZ三维坐标分量上进行比较分析。虽然断面对比时需截取一定厚度的点云集,对断面提取精度会有一定影响,但是由于穿黄隧洞是均匀线性变化,最终提取指定里程断面数据应与实际断面数据吻合,所以点云分析引入的误差可以忽略不记。断面对比是使用软件程序自动选择两期点云的空间最近点,再计算偏差值。但在两期点云分布不均时,可能出现断面对比点错位的情况。如图3所示,对比断面提取的57号点位于参考断面的两点之间,其偏移值是对比断面至参考断面两点连线的垂直距离,这会导致计算偏差值与实际偏差值存在出入,此时应判定为粗差,予以剔除。

断面对比是使用软件程序自动选择两期点云的空间最近点,再计算偏差值。但在两期点云分布不均时,可能出现断面对比点错位的情况。如图3所示,对比断面提取的57号点位于参考断面的两点之间,其偏移值是对比断面至参考断面两点连线的垂直距离,这会导致计算偏差值与实际偏差值存在出入,此时应判定为粗差,予以剔除。通过上述方法,获取的A洞100 m断面在平面X方向和Y方向上偏移量均在15 mm以内,其偏移量中误差分别为6 mm和5 mm。高程方向上,由于受地面防撞垫、杂物等的影响出现明显不符合实际情况的差值,导致高程方向偏移量中误差达到13 mm,需要在后面的章节进行整体分析。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]基于三维激光扫描数据的地铁隧道变形监测[D]. 托雷.中国地质大学(北京) 2012



本文编号：3585532