隧道开挖支护质量3DZI检测技术及应用研究

来源：中国血液净化杂志2020年第12期北京时间：

作者：祝志恒, 傅金阳, 阳军生

单位：1. 中南大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410075;2. 高速铁路建造技术国家工程实验室, 湖南 长沙 410075"],"fundList_en":["Project of Hunan Provincial Natural Science Foundation (2019JJ50747); Project of National Natural Science Foundation of China (U1934211); Project of Hunan Provincial Water Conservancy Science and Technology (XSKJ2018179-01)

摘要：为解决钻爆法隧道施工过程中隧道围岩及开挖支护质量难以快速、完整、准确检测的难题,通过对三维重建与全景展开图技术的融合与改进,提出基于3DZI技术(3D Reality and Deep Zoom Image)的隧道开挖与支护质量检测方法。通过用参数化流线与迹线方程构建网格化的设计轮廓曲面,建立三维轮廓与二维展开平面之间的映射关系,实现三维实景与平面全景展开图的信息协同与辨识;通过网格曲面法线方程与三维实景模型求交,实现对空间距离测量和体积估算,并生成净空偏差云图和断面图;通过求交修正后的网格曲面实现对图像无视差矫正拼接,生成高质量的全景展开图,用于还原记录围岩和初支表面情况,实现对表面物体长度和面积的测量。结果表明:该方法设备成本低且作业灵活,仅需在现场布置若干控制点后自由设站拍摄照片,可实现隧道围岩地质编录、超欠挖与初支工程量等量化检测,以及隧道塌方体积与大变形量的快速测定,并可揭示各项作业效果之间的因果关联性。工程现场应用表明:该方法检测结果能直观全面地反映隧道开挖支护效果及围岩地质情况,同时获得超欠挖分布规律和初支材料用量信息,可为隧道施工开挖与支护质量控制、动态设计提供可靠的信息化检测结果和依据。

关键词：隧道工程,量化检测,三维重建,全景展开图,超欠挖,支护质量,围岩识别

基金资助：湖南省自然科学基金项目(2019JJ50747)；国家自然科学基金项目(U1934211)；湖南省水利科技重大项目(XSKJ2018179-01)