三维激光扫描技术在隧道变形与断面检测中的应用研究

doi:10.3973/j.issn.1672-741X.2017.03.012

隧道建设（中英文） ›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (3): 336-341.DOI: 10.3973/j.issn.1672-741X.2017.03.012

三维激光扫描技术在隧道变形与断面检测中的应用研究

李宗平¹，张永涛^{1, 2}，杨钊^{1, 2}，陈培帅^{1, 2,*}，江鸿^{1, 2}

(1. 中国交通建设集团有限公司, 北京 100088; 2. 中交第二航务工程局有限公司, 湖北武汉 430040)

收稿日期:2016-04-27 修回日期:2017-01-03 出版日期:2017-03-20 发布日期:2017-03-30
作者简介:李宗平(1971—)，男，安徽金寨人，1995年毕业于西安公路交通大学，土木工程专业，本科，教授级高级工程师，现主要从事隧道与地下工程方面的研究工作。Email: 2426811522@qq.com。*通讯作者：陈培帅， Email: ps.chen@qq.com。

Application of 3D Laser Scanning Technology to Tunnel  Deformation Monitoring and Crosssection Detection

LI Zongping¹, ZHANG Yongtao^{1, 2}, YANG Zhao^{1, 2}, CHEN Peishuai^{1, 2,} *, JIANG Hong^{1, 2}

(1. China Communications Construction Co., Ltd., Beijing 100088, China;  2. CCCC Second Harbor Engineering Co., Ltd., Wuhan 430040, Hubei, China)

Received:2016-04-27 Revised:2017-01-03 Online:2017-03-20 Published:2017-03-30

摘要/Abstract

摘要：

传统的隧道变形监测手段主要是对部分点和断面的数据进行提取，存在工作量大、效率低、数据少等缺点。三维激光扫描技术可集成隧道安全与质量信息，一次扫描即可准确建立隧道三维矢量模型，精确得到隧道的整体变形和轮廓信息。以桐庐隧道为依托，研究三维激光扫描技术在山岭隧道变形监测中的应用，得到以下结论：当激光扫描入射角大于60°时，扫描误差急剧增大，可根据入射角及隧道内径确定最大测站间距；为降低隧道累计拼接误差导致的模型整体偏移，应采用首尾控制点双控技术；采用单点面域分析法，可提升监测数据的可靠性；采用点云及模型套接技术，可快速实现对隧道三维变形、支护侵限、二次衬砌厚度的评估，大大提升隧道数据采集与分析的效率。

关键词: 矿山法隧道, 三维激光扫描技术, 变形监测, 点云, 首尾双控技术

Abstract:

The traditional tunnel monitoring methods have disadvantages such as large workload, low efficiency and little quantity of data collected. The tunnel safety and quality information can be integrated, accurate 3D vector model of tunnel can be established and the integral deformation and contour of the tunnel can be obtained by using 3D laser scanning technology. The application of 3D laser scanning technology to deformation control of Tonglu Tunnel is studied. Some conclusions are drawn as follows: 1) The scanning error increases sharply when the incident angle is larger than 60°. The maximum distance of adjacent monitoring stations depends on scanning incident angle and tunnel diameter. 2) The dual points control technology should be adopted so as to reduce the overall deviation induced by cumulative tunnel registration errors. 3) The accuracy of monitoring data can be improved by using single point domain analysis method. 4) The tunnel deformation, support structure interference and thickness of secondary lining can be detected quickly and the data collection and analysis efficiency of tunnel can be improved greatly by using point cloud and model socket technology.

Key words: tunnel constructed by mining method, 3D laser scanning technology, deformation monitoring, point cloud, dual points control technology

中图分类号:

U 452

李宗平，张永涛，杨钊，陈培帅，江鸿. 三维激光扫描技术在隧道变形与断面检测中的应用研究[J]. 隧道建设, 2017, 37(3): 336-341.

LI Zongping, ZHANG Yongtao, YANG Zhao, CHEN Peishuai, JIANG Hong. Application of 3D Laser Scanning Technology to Tunnel  Deformation Monitoring and Crosssection Detection[J]. Tunnel Construction, 2017, 37(3): 336-341.

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