基于点云数据的盾构隧道横断面连续提取及变形分析方法

作     者：奉建军 林元铖 万晓燕 周斌 王新宇 

作者机构：高速铁路建造技术国家工程研究中心 中国中铁股份有限公司 中铁科学研究院集团有限公司 中铁西南科学研究院有限公司 

出 版 物：《铁道建筑》 (Railway Engineering)

年 卷 期：2025年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国中铁股份有限公司科技研究开发计划(2021-专项-08、2021-重点-45、科研院2022-专项-01、2023-专项-07) 

主　　题：盾构隧道 三维激光扫描 隧道变形监测 随机采样一致性算法 隧道横断面拟合 隧道中轴线 

摘      要：盾构隧道运营阶段的变形监测对地铁运行安全有着重要意义，近年来移动式三维激光扫描技术被逐渐引入到隧道变形监测领域，但是缺少专用软件来实现隧道横断面连续提取及变形分析。本文提出了基于三维激光扫描点云数据的盾构隧道横断面连续提取及变形分析方法，针对在绝对坐标系中XOY面、ZOY面进行投影提取隧道中轴线操作繁琐及提取过程中的边界噪点影响等问题，提出了采用优化的随机采样一致性算法来确定隧道中轴线和拟合隧道横断面，研发了相应的软件，实现了隧道横断面变形分析结果的实时输出和展示。以某地铁盾构隧道为例，将全站仪实测数据与本文方法得到的计算数据进行了对比，发现本文方法得到的计算数据与全站仪的测量数据吻合性较好，两种数据差小于2 mm的断面占对比总断面的90%以上，说明该方法应用效果良好。