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《长安大学》 2017年
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基于三维激光扫描技术的隧道收敛分析研究

赵韦森  
【摘要】:近年来,随着我国在基础设施建设方面大力投入,我国隧道建设规模也在快速增加。在挖掘隧道时,挖掘区域周边的地应力被重新分布。应力场的重新分布导致了该区域存在向挖掘出的空洞收拢的趋势。在隧道领域中,这一收拢或形变的趋势一般被称为隧道收敛。形变的程度通常和岩体成分、隧道大小、地应力的方向和比例、挖掘的方法和挖掘速度、隧道支撑物的类型和位置等因素有关。对隧道收敛的检测是隧道设计、施工和维护的一个重要部分。相比传统的测量技术,三维激光扫描技术因其非接触、快速、高精度、大规模测量等优势在工程测量领域引起了广泛的关注。该技术可以每秒获得上百万毫米级精度的三维点云数据,这也使其成为获取隧道轮廓数据时一种有巨大潜力的技术。本文提出了一种基于三维激光扫描技术的隧道收敛分析方法。首先设计隧道目标进行扫描时的最佳扫描方法,获取隧道点云数据,提取隧道横截面;然后使用椭圆拟合算法获得隧道横截面的最佳拟合椭圆,依据最佳拟合椭圆对隧道横截面进行EFA收敛分析,利用最佳拟合椭圆将隧道横截面对齐后进行LPA分析。本文通过人工生成含误差和噪声的隧道轮廓数据对收敛分析方法进行了敏感性测试,测试结果显示本文的收敛分析方法测量的精度高于激光扫描仪精度,且抗噪性能较好。针对本文所提方法,使用莱卡Scan StationC10三维激光扫描仪选取中分辨率,以11.2米的间距扫描某隧道,并提取其隧道横截面。然后对隧道横截面分别进行了EFA收敛分析和LPA收敛分析。实验结果表明,本文所提出的方法能有效检测出隧道收敛的区域和扩张的区域,以及收敛和扩张区域的面积。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN249

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