公路隧道结构快速检测车综述

公路隧道在运营过程中不可避免地会出现病害。传统的检测方法主要以人工检测为主,不仅检测效率低,检测结果也存在主观性,同时,检测过程中难以保证检测人员的安全。随着我国公路事业的快速发展,传统的检测方法已经不能满足公路运营养护的需要,快速无损检测应运而生。目前国内外已开发多款公路隧道检测车,对隧道病害进行高效准确地检测,并通过配套软件自动进行数据处理。公路隧道检测具有自动化程度高、检测速度快、检测精度高、结果客观真实、信息全覆盖等诸多优点。本文对公路隧道检测技术进行总结,探讨我国公路隧道病害检测车的发展。     

基于地层损失的复合地层盾构隧道施工沉降研究

盾构隧道施工诱发地面沉降的影响因素较多,但主要因素可归结为地层损失引起的地层变形。基于现有地层损失的理论,对引起地层损失的注浆过程进行模拟,依此研究复合地层盾构隧道施工对地层沉降的影响。研究结果表明:隧道贯通时,土体最大沉降和隆起区域分别位于隧道拱顶和拱底;浆液的硬化会对地表和拱顶的沉降速率产生影响,当浆液弹性模量达到最终硬化的75%时,地表和拱顶的沉降速率达到最大值并开始逐步减小;地表和拱顶沉降随浆液的逐步硬化而趋于稳定,且拱顶沉降趋于稳定的速率更快。     

激光扫描盾构隧道断面变形快速检测

针对人工检测效率低、变形检测车定位不准、噪点剔除困难、数据处理滞后等技术难题,基于盾构隧道管片环缝灰度图像数学形态特征,通过图像滑窗方式,利用直方图均衡化、缩放、阈值判定等方法快速自动识别环缝,并依据环缝已知位置反向修正隧道里程; 基于距离最小二乘法椭圆曲线拟合,建立了盾构隧道激光扫描噪点三次迭代自动剔除方法; 通过对管片环上各单环激光扫描数据拟合椭圆进行均值处理,并与隧道设计参数或上次检测结果比对,确定了隧道断面变形; 以轨检小车为载体,集成断面三维激光扫描仪、倾角仪、编码器、测距轮和计算机等设备,研制了盾构隧道断面变形快速检测车,开发了配套的数据采集和处理软件,并进行了工程试验和实际应用。研究结果表明:检测时速为5 km·h-1时,检测车系统隧道内水平和垂直方向直径复测差值绝对值小于2 mm的占比分别为98.41%和96.21%,小于1 mm的占比分别为82.36%和71.92%,系统复测精度为2 mm,多数可达到1 mm,说明环缝识别、噪点剔除、整环收敛变形算法和检测系统具有较高的稳定性和重现性; 检测车可自动采集和处理数据,检测作业后24 h可输出检测分析报告,结果准确可靠,可为盾构隧道结构健康评定和养护提供参考。      

基于遗传算法的盾构隧道管片接头刚度反演研究北大核心CSCD

梁-弹簧模型在管片衬砌结构计算中应用较广泛,目前接头刚度取值方法主要有模型试验法及经验取值法,模型试验法耗时长、成本高昂,而依据经验取值难免存在一定主观性。鉴于此,利用C++编程语言,基于遗传算法开发了盾构隧道管片结构位移反分析程序,首先通过弹性模量值反演算例,得出反演值与理论值误差为1.4%,验证了算法和程序的可行性。利用程序将反演接头刚度值与实际设计案例管片接头刚度值进行对比,反演计算结果表明:正弯矩下管片环向接头转动刚度值反演误差为2.6%,负弯矩下管片环向接头转动刚度值反演误差为4.3%。     

开挖尺寸效应对基坑稳定性的影响分析

国内规范最主要的基坑抗隆起稳定性计算方法为圆弧滑动法,其假定滑动圆弧的圆心位于最下道支撑与围护墙的交点,但未考虑基坑开挖的尺寸效应,导致窄基坑设计偏于保守。为综合分析各种基坑抗隆起稳定性计算方法的差异性,研制基坑稳定性分析软件,并利用有限元强度折减法对各种计算方法进行对比分析。结果表明:基坑开挖尺寸对基坑抗隆起具有一定影响,相同条件下,开挖尺寸越小,其抗隆起安全系数越大,影响也更为显著,规范设计就越偏于保守;当增大开挖尺寸时,其对抗隆起安全系数的影响逐渐减小。     

基于水平集方法的隧道衬砌裂缝识别研究

本文提出一种基于水平集方法的隧道衬砌裂缝自动识别算法,水平集模型使用演化曲线的长度作为内部能量项,以约束演化曲线的连续性和光滑性,结合管型流场和局部导向信息构成外部能量项,用来驱动曲线演化。首先使用局部导向滤波对原始裂缝图像进行裂缝结构增强处理,然后使用大津法进行图像预分割,并根据预分割的结果初始化水平集函数,最后使用水平集模型完成图像分割,实现裂缝识别。实验结果表明,算法的裂缝识别效果良好,抗噪性能强于常规的图像识别算法。     

基于数字图像的隧道表观病害识别方法研究

阐述了公路隧道结构快速检测车图像采集的原理,以隧道结构表观图像为研究目标,系统分析了隧道裂缝和渗漏水病害的图像特征;基于裂缝图像特征,通过CTA测度算法和边缘检测结合可准确地识别裂缝;根据渗漏水图像特征,采用改进的CTA算法,并结合形态学处理方法,可实现隧道结构渗漏水的识别与定位。研究表明:采用CTA测度及其改进算法可较好地实现表观病害识别,可有效地减弱线缆干扰、光照变化带来的影响。     

基于Web Service与BIM集成技术的基坑安全监测系统

为了实现安全监测的三维可视化、信息自动化和多方协同参与,在施工现场安全监测中可应用集成了Web Service与BIM技术的基坑安全监测系统。Web Service与BIM技术集成的关键技术是信息交互与监测数据管理。介绍了监测系统结构及部分指令。该安全监测系统已应用于深圳市某地铁基坑施工监测中,实现了监测信息的动态管理和监测数据的自动分析处理,具有良好的功能扩展性和平台移植性。