激光扫描技术在隧洞轮廓时变监测中的应用

高要辉，王才品，王兆丰，邱士利

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014；2.安徽六安霍山县水务局，安徽 六安 237200；3.中国科学院 武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071)

深部工程建设面临着埋深大、地应力水平高和地质条件复杂的严峻挑战，在大规模开挖强卸荷作用下发生持续大变形、大面积片帮、大体积塌方和高强度岩爆等工程灾害的可能性增大[1-4]，这些灾害严重制约基础工程和相关学科的发展。深埋隧洞全断面轮廓改变实时监测可以及时反映围岩破坏的位置和程度，从而为深埋工程灾害的演化过程提供参考，因此，精确快速获取隧洞轮廓改变情况就显得十分重要。

传统的围岩变形监测手段是通过在洞壁上埋设控制点，利用全站仪、收敛仪和断面仪等进行多期连续监测，这些方法费时费力，影响施工时间，监测人员的人身安全不能保障，并且埋设的控制点容易受到破坏。相比于传统的“单点式”数据采集模式，三维激光扫描仪[5]具有非接触性、高精度、高数据采样率、高效率以及对外在环境要求低的技术优势。近年来，已有不少研究者利用三维激光扫描仪开展隧洞全断面变形监测的研究[6-10]。另外，三维激光扫描仪在其他工程变形监测中亦受到测绘者的青睐，如，土石坝[11]、基坑[12]和滑坡[13]等。笔者通过三维激光扫描仪采集中国锦屏地下实验室二期(CJPL-II)[1]工程8#实验室的点云数据，经过坐标转换、拼接、去噪、共面处理和连续切片等方法，对比分析隧洞不同桩号处断面轮廓的改变规律。……