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边坡开挖作为水电工程的关键工序,其质量、进度与整个工程安全、工期、成本等密切相关,一直是工程项目各方关注的焦点。边坡质量管理和进度控制是在测量数据的基础上进行的。在西南地区的高边坡开挖中,由于峡谷地形作业面狭窄、地质条件复杂、施工难度较大等特点,以全站仪为代表的传统单点测量手段不仅费时费力,不能够满足现代化施工测量的要求;还存在作业人员的安全问题,有时难以获得令人满意的结果。本文引入新一代的测量技术——三维激光扫描技术来获取开挖面的三维形态信息,探究了点云数据的获取和处理手段,结合该技术速度快、精度高、无接触等优势,对高边坡开挖施工测量辅助机制进行了研究,并通过实践证明了其有效性,具有重要的理论和现实意义。
为研究三维激光扫描技术在边坡开挖中的应用方法,本文首先从三维激光扫描仪的原理和数据处理着手,研究了外业扫描流程和误差分析,并针对边坡开挖数据需求,运用Leica Cyclone和Geomagic Studio等主流点云处理软件,采取粗差删除、统一采样,除噪滤波等步骤,确定了地理点云的预处理方法。预处理完毕的点云经偏差分析合格后,运用Delaunay不规则三角网建立实体模型,为后期地形线的生成和可视化仿真提供必要的基础。
在取得开挖各阶段扫描点云数据后,为了评价当前进度、预测未来工期,使用了循环网络方法对边坡开挖进度进行仿真计算,以各区块施工的时间属性为控制因素,计算开挖强度和机械配置。并结合各阶段扫描数据与仿真结果,评价开挖施工组织的合理性,根据对比分析结果调整施工方案。
本文着重对边坡开挖质量的评价方法进行了研究。由于开挖面不平整度和超欠挖度是非物理量,是约定可计量的量,缺乏统一的标准。根据三维激光扫描技术的特点,本文研究了点与平面的几何关系,利用数理统计的方法重新对这两个重要指标进行了定义,新标准中无需使用点云建立模型,避免了建模过程中可能存在的误差,也大幅度提升了开挖质检的效率。试验证明,该定义符合实际情况,具有一定实践意义。