隧道三维信息化监测技术与工程应用_李长青VIP免费

引文格式:李长青．隧道三维信息化监测技术与工程应用［J］．测绘通报，2015(6):75-78．DOI:10．13474/j．cnki．11-2246．2015．0183隧道三维信息化监测技术与工程应用李长青(北京工业职业技术学院，北京100042)TechnologyandApplicationof3DTunnelInformationMonitoringLIChangqing摘要:隧道工程由于地质环境复杂，基础信息缺乏，实行信息化监测和动态施工是十分必要的。三维激光扫描技术和信息化管理系统在软岩隧道监测中的应用结果表明，三维激光扫描监测信息化技术可以实时掌握隧道开挖掌子面及附近的全断面变形信息和施工信息，掌握隧道开挖过程的变形规律，以图示和数据形式对隧道进行风险预警预报，为确定合理的衬砌时间和支护参数提供依据。开展隧道监测信息化技术研究对保障隧道施工安全、丰富施工理论和技术具有重要的理论意义和应用价值。关键词:信息化;三维激光扫描;预警预报;监控量测中图分类号:P258文献标识码:B文章编号:0494-0911(2015)06-0075-04收稿日期:2014-08-26基金项目:北京市教育委员会创新团队建设提升计划资助项目(IDHT20130511)作者简介:李长青(1963—)，男，副教授，主要从事工程测量技术教学与研究工作。E-mail:877086760@qq．com一、引言隧道工程设计的基本特点是“地质环境复杂，基础信息缺乏”，其施工存在着很大的不确定性和高风险性。隧道工程围岩地质情况沿隧道轴线方向变化较大，不可能在隧道施工前将地质情况全部搞清楚，即使可能也是不科学和不经济的。隧道工程的特殊性决定了其在勘察、设计和施工等诸多环节中允许有交叉、反复，在此基础上形成了采取与隧道施工过程中的地质条件、力学动态等不断变化相适应的“动态施工”［1-4］。隧道三维信息化监测技术具有解决隧道施工不确定性问题的能力，能够降低施工风险，对重大坍塌和破坏事件能够预警预报，从而实现施工的安全和经济的目标，对隧道信息化监测技术研究具有重要的理论意义和工程应用价值。“信息化方法”起源于20世纪40年代后期，随着当时“现代”土力学理论的进展，发展了一种集成预测、监控、评价和修正的设计方法。20世纪60年代起，奥地利学者和工程师总结出以尽可能不要恶化围岩中的应力分布为前提，在施工过程中密切量测围岩变形和应力等，通过调整支护措施来控制变形，从而达到最大限度地发挥围岩本身自承能力的新奥法隧道施工技术［1-5］。随着科技的不断进步，三维测量技术已逐步应用到测绘、医学、工业等领域中。国外的研究早于国内，技术也相对成熟，但是对数据处理方面的研究内容比较少，研究的重点正逐步集中到对数据处理方面，即对扫描的点云数据进行配准、去噪、精简、多边形格网建立、三维模型重建等。国内的研究较晚，2010年李健等对地铁隧道的点云数据实施压缩，然后用基于点云法向量差异的点云分割法对其精简、建模;2012年李滨等将三维激光扫描技术引入到灾害检测中［3-7］;邓洪亮等研究了三维激光扫描技术在隧道监测中的应用问题，先后建立了隧道监测坐标系，开发了隧道三维点云数据信息化管理系统，取得了较好的工程应用效果。二、隧道监测三维信息化技术隧道工程作为一个空间实体，采用三维激光扫描技术可以主动、非接触、快速地获取实时、动态、全方位和高精度的海量空间点云数据，通过点云拼接和滤波分析等，得到隧道空间的三维实体模型，进行数字化处理和隧道预警预报，指导隧道信息化施工和设计。隧道三维激光扫描监测信息化系统的开发目的是快速、准确地传递隧道施工信息和监测信息，根据隧道监控量测的变形信息、掌子面开挖信息和既有的地质信息，指导隧道的施工，合理地确定二衬施做时间，及时地调整隧道地护方案，保证隧道的施工安全和工后安全。邓洪亮等研发的隧道监控量测信息化管理系统具有掌子面及隧道展开面浏览、实时信息浏览与查询、任意断面图生成与数据查询、任意点变形对比与查询、标准断面对比与查询、任意时间段断面对比图生成与对比数据查询、导出三维CAD隧道模型图和侵限分析图等功能，有网络支持条件下可实现隧道全断面实时监控等功能，并可采用数字挖掘技术分572015年第6期李长青:隧道三维信息化监测技术与工程应用析关键控制断面和关键...