03_3D 连接隧道
三维激光扫描仪在隧道方面应用
6.某一指定点进行测量从而精确获取其坐标
主要功能
1
点云数据处理
2
支持ATSM格式
3
Webshare共享
4
最基本的功能，多站拼接，点云附色，查看等
5
意味着市场上所有点云处理软件都可以处理Faro三维激光扫描仪扫描的数据
6
数据共享，使远方的同事也可以第一时间看到工作现场
用RRT软件处理
限制区内的扫描点
所有在界限内（或外）的扫描点可被输出为坐标列表
限制区内的扫描点, 导出数据格式
用RRT软件处理
用RRT软件处理
01.
限制区内点的三维数据被输出到全自动的隧道施工机械中，并指导正确施工
02.
将点云数据的三维坐标数据导入到全站仪中，全站仪可以用可见激光指示这些点。
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产品技术概述
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经营理念
核心业务
核心产品
公司结构
公司简介
经营理念
企业文化
浩宇测绘理念
浩宇测绘使命
浩宇测绘愿景
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软件比较
FARO
TMS
使用三维激光扫描系统：
使用方便，测量不受检查人员技术水平限制。
效率较高
覆盖的范围比较全面
检查的准确度比较高（25m之内+/-2mm）
基于3dmax的虚拟隧道建模
基于3dmax的虚拟隧道建模作者：陈一飞曹顺李芳柳志丹陈军程秦钰娟来源：《电脑知识与技术》2018年第20期摘要：三维虚拟隧道建模是三维虚拟隧道系统的基础核心，隧道建模质量的好坏直接决定三维虚拟隧道的建设是否成功，论文全面阐述基于3dmax建模软件进行隧道构筑物三维建模的技术流程，并对一些技术难题进行深入探讨，通过实际案例对基于3dmax的虚拟隧道建模进行解剖。
关键词：隧道建模；3dmax；优化中文分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）20-0262-03随着这几年我国交通运输业的快速发展，隧道的开挖也越来越普遍，由于隧道在开挖过程中会面临各种各样的问题，同时国家对隧道开挖安全的问题也越来越重视，传统的二维建模和实物模型已经满足不了日益庞大和复杂的隧道工程。
三维虚拟建模技术刚好能为上述问题提供一个良好的解决方法。
三维建模在国外已经发展几十年，自20世纪80年代中国引进EsrthVision，三维建模技术也在中国发展了30多年，尤其这几年全景地图，虚拟现实，物联网等高科技应用到建筑领域，更是为三维建模的应用打开了另一片天地，目前来说三维建模软件有很多，本文将详细描述利用3dmax的建模技术实现隧道建模的工作流程。
1 虚拟隧道建模准备工作1.1 相关软件的介绍（1）平面绘图软件AutoCADAutoCAD[1]诞生于1982年，以其简便快捷的操作和强大的绘图功能被广泛地应用于土木建筑、机械制造等领域。
AutoCAD的存在也使得三维制作更加的快捷，更加地贴近现实。
在隧道建模的制作中AutoCAD主要被用来处理平面施工图纸，为三维制作提供底图和参考。
（2）平面图像处理软件PhotoshopPhotoshop[1]是平常我们应用最为广泛的图像处理软件之一，在隧道建模中被用来处理与隧道相关的模型贴图。
（3）三维制作软件3Dmax3Dmax[2]是Autodesk公司出品的一款优秀的三维动画制作和渲染软件，以其强大的三维制作功能被广泛地应用于建筑设计、可视化仿真、影视特效、动画设计、游戏、VR、AR等领域。
在Blender中制作真实的地铁隧道效果
在Blender中制作真实的地铁隧道效果Blender是一款功能强大的3D建模与渲染软件，它可以用于创作各种逼真的场景和效果。
在这篇文章中，我们将探讨如何使用Blender制作一个真实的地铁隧道效果。
首先，我们需要创建一个地铁隧道的基本形状。
在Blender的主界面中，选择"添加"菜单下的"管道"选项。
然后，在视口中点击并拖动，以确定管道的起始点和终点位置。
调整管道的半径和长度，以适应地铁隧道的比例。
接下来，我们需要为隧道添加适当的材质。
在材质编辑器中，我们可以选择不同的质感和纹理来模拟隧道壁面的真实效果。
例如，选择一个具有混凝土材质的节点，并在节点编辑器中调整其属性，以使其更好地模拟混凝土表面的细节和光照效果。
你还可以添加一些粗糙度和反射度等特性，使隧道看起来更加逼真。
接下来，我们将开始添加隧道的细节。
在地铁隧道中，通常会有一些导轨和电线等元素。
选择"添加"菜单下的"导轨"选项，然后在视口中添加导轨。
调整其位置和尺寸，以使其与隧道的尺寸和比例相匹配。
使用"细分"工具，可以将导轨的几何形状细分为更加平滑和真实的外观。
然后，我们可以在隧道的顶部添加电线或电缆等元素。
在"添加"菜单中选择"路径"选项，并在视口中添加路径。
然后，选择电线对象并在属性编辑器中调整其形状和细节。
你还可以添加一些挤压修饰符，以使电线看起来更加真实。
使用"副本"工具可以快速在整个隧道中复制电线对象，以使其分布得更加均匀。
随着隧道的细节不断丰富，我们还需要将一些光源对象放置于隧道中，以模拟现实世界中的照明效果。
选择"添加"菜单中的"灯光"选项，并在视口中添加光源。
调整光源的强度和颜色，以使其适应隧道场景的需求。
你可以尝试不同类型的光源，例如点光源或聚光灯，以获得不同的光照效果。
三维激光扫描仪在隧道施工中的应用技术
三维激光扫描仪在隧道施工中的应用技术摘要：随着国家高速铁路的持续发展，对于工程施工质量的要求也在逐年提高，特别是在隧道衬砌方面的要求也在逐年完善。
隧道衬砌作为整个单位工程的控制要点，验收程序与标准更是要经过多方检测与敲击共同确认，而在衬砌施工过程中出现的脱空、欠厚等问题处理难度大、费用高，占缺陷处理总费用的50%以上。
三维激光扫描技术在隧道衬砌施工过程中的运用，能更好的解决以上这些问题。
三维激光扫描技术具有快速性、主动性、高精度、自动化等特性，通过高速激光扫描测量的方法生成精确的数据报告与三维可视化模型。
采用数据加模型的方式控制衬砌施工过程中的脱空、欠厚等问题。
也能在衬砌施工完成后对隧道净空、槽道位置复测，快速有效的掌握施工数据，指导后续施工。
关键词：三维激光扫描技术；高速铁路；隧道衬砌；缺陷处理；采用三维激光扫描技术对隧道衬砌质量进行控制分为两个阶段：衬砌混凝土浇筑前的施工控制阶段和衬砌混凝土浇筑后的偏差控制阶段，从而减少衬砌质量问题。
也能通过两阶段扫描数据对作业队伍的施工能力进行分析修正，提高作业水平，从而控制施工成本。
三维激光扫描仪工作流程图1.初支断面扫描1.1.初支超欠挖扫描《高速铁路隧道工程施工技术规范》Q-CR9604-2015中规定隧道应严格控制欠挖，岩石个别突出（每1㎡不大于0.1㎡）欠挖不应大于5cm。
根据规范要求用全站仪进行初支断面测量，测量速度慢、距离短、测点少，不能有效的进行超欠挖控制。
因为初支欠厚影响二衬厚度不足所出现的衬砌缺陷问题是无法采取补救措施整改的，只能对缺陷部位拆除重铸，代价极高。
所以通过三维激光扫描在防水板挂设前对初支断面进行扫描，根据数据软处理件截取相应里程（设站前后各25～50m)。
设计断面按照放大5cm预留量与实测断面轮廓对比，处理数据完成后将断面结果由技术人员以交底形式下发施工队伍负责人，由现场测量人员将欠挖情况用红色喷漆结合防水板台车标记在初支面上进行处理。
211211003_3D_扫描技术在隧道施工中的应用
912023年3月上 第05期 总第401期工程设计施工与管理China Science & Technology Overview0.引言在铁路和公路项目中，隧道施工一直是重点和难点，尤其当隧道围岩等级较低，所穿越地质较为复杂时，隧道的施工难度及安全风险会大大增加。
因此，对于该类型隧道如何控制其开挖过程中围岩的稳定性，确保施工安全已受到广泛关注，也是施工中最为重要的控制点。
隧道洞内监测主测项目主要有拱顶下沉和净空收敛，其传统量测方式主要采用全站仪和收敛计来进行[1]，这两种方法不但作业程序耗费时间长，影响下一步施工工序，而且观测点设置在洞壁上，容易被损坏和破坏，导致监测数据无法连续使用，新建的反射点无法再反映围岩变形的变化情况。
全站仪测量多采用绝对坐标系，每次测量前的建站及校核繁琐复杂且耗时耗力。
在新建湖州至杭州西至杭黄高铁连接线工程鹿山隧道施工中，由于该隧道长度较长地质较差且穿越富水断层破碎带，为确保洞内围岩变形量测数据能最大程度地反映实际情况，确保洞内施工安全，项目部决定采用3D 扫描技术（即三维激光扫描技术）进行洞内围岩变形施工监测。
充分利用该技术耗时短、效率高等优点，不但可以快速完成隧道断面的变形监测工作，而且测后数据也采用计算机进行自动处理分析，然后形成三维模型，使得技术人员能够及时、准确、直观地掌握隧道洞内变形收敛情况，快速为下一步施工提供数据支撑，最大程度地降低了施工安全风险，保证了施工安全，加快了施工进度。
通过现场实际应用，3D 扫描技术在软弱围岩长大隧道围岩量测中取得很好的效果。
1.工程概况新建湖州至杭州西至杭黄高铁连接线工程（不含先期收稿日期：2022-10-02作者简介：王印（1987—），男，安徽六安人，本科，工程师，研究方向：隧道特殊地质快速施工。
3D 扫描技术在隧道施工中的应用王 印（中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西西安 710038）摘 要：本文主要介绍了在新建湖州至杭州西至杭黄高铁连接线工程鹿山隧道施工中，由于该隧道长度较长地质较差且穿越富水断层破碎带，不但大大增加了施工难度和安全风险，而且使得隧道变形监控量测的工作量也随之增加。
公路隧道三维建模与可视化实现
随着公路向山区的延伸，隧道修建越来越多。
公路隧道的设计不仅要充分考虑复杂地形的影响，而且涉及道路、隧洞、交通、照明、绿化等多个专业，是一项复杂的系统工程。
传统的二维设计采用三视图的方法来反映整体工程的三个侧面，不能明确体现出工程各部分在空间上的逻辑关系，往往不能表达设计者的最终意图。
而公路隧道的三维效果设计可以清楚地反映出工程各部位的高程信息，能使用户和决策者对建成后的工程形象有直观、全面的感受，对公路隧道方案的选择有重要意义。
三维建模是公路隧道三维效果设计的基础和关键。
近年来，三维GIS的迅速发展为复杂工程的三维建模与可视化创造了条件，但由于公路隧道的组成和所处地形都比较复杂，对于各部分实体或实物的三维建模不能采用统一的方法。
作者将整个公路隧道三维对象模型抽象为地形模型、隧道构造物模型和公路附属设施模型三部分，并针对各部分包含的内容详细阐述了其三维建模的方法，在此基础上采用可视化技术制作了公路隧道三维效果和视景漫游动画，达到了对公路隧道进行三维造型的目的。
1 总体建模思路与三维可视化原理地理信息系统（GIS）是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术。
在GIS中，模型是在几何元素基础上加上属性编码和属性表构成的，基于图形对象与其属性特征的内部关联，获取图形对象的同时也就获得了其空间坐标、拓扑关系及其相关属性信息。
并且GIS 能够存储及处理分布于地理空间不同位置对象之间的空间拓扑关系，可以对各组成部分分别建模，然后变换到统一的地理空间坐标系中。
各子模型在具有同一地形背景的虚拟工程环境中实现协调，从而在宏观层次上构成一个有序的系统。
可视化（Visualization）是将抽象数据表示转换成图形或图像图元表示的过程。
图元一般为点（Point）、线（Line）、面（Surface）、体（Solid）等，由这些图元构成可视化模型，然后对其进行绘制和显示。
现在流行的GIS软件大都具有强大2005年 工 程 图 学 学 报2005第4期 JOURNAL OF ENGINEERING GRAPHICS No.4公路隧道三维建模与可视化实现钟登华， 刘奎建， 吴康新(天津大学建工学院，天津 300072)摘要：采用三维可视化技术，实现了公路隧道的三维建模与可视化表达。
隧道及地下工程ANSYS分析地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析
第十章/TITLE, 3D analysis on shield tunnel in Metro ! 拟定分析标题/NOPR !菜单过滤设立/PMETH, OFF, 0KEYW, PR_SET, 1KEYW, PR_STRUC, 1 !保存结构分析部分菜单/COM,/COM, Preferences for GUI filtering have been set to display: 1．/COM, Structural2．材料、实常数和单元类型定义/clear !更新数据库/prep7 !进入前解决器et,1,solid45 !设立单元类型et,2,mesh200,6save !保持数据（2）定义模型中的材料参数。
!土体材料参数mp,ex,1,3.94e6 !地表层土弹性模量mp,prxy,1,0.35 !地表层土泊松比mp,dens,1,1828 !地表层土密度mp,ex,2,20.6e6 !盾构隧道所在地层参数mp,prxy,2,0.30mp,dens,2,2160mp,ex,3,500e6 !基岩地层参数mp,prxy,3,0.33mp,dens,3,2160!管片材料参数, 管片衬砌按各向同性计算mp,ex,4,27.6e9 !管片衬砌弹性模量mp,prxy,4,0.2 !管片衬砌泊松比mp,dens,4,2500 !管片衬砌密度!注浆层, 参数按水泥土取值mp,ex,5,1e9 !注浆层弹性模量mp,prxy,5,0.2 !注浆层泊松比mp,dens,5,2100 !注浆层密度save !保持数据3．建立平面内模型并划分单元（1）在隧道中心线定义局部坐标, 便于后来的实体选取。
local,11,0,0,0,0 !局部笛卡儿坐标local,12,1,0,0,0 !局部极坐标csys,11 !将当前坐标转换为局部坐标wpcsys,-1 !同时将工作平面转换到局坐标cyl4,,,,,2.7,90 !画部分圆半径为2.7cyl4,0,0,2.7,0,3,90 !画管片层部分圆cyl4,0,0,3,0,3.2,90 !画注浆层部分圆rectng,0,4.5,0,4.5 !画外边界矩形aovlap,all !做面递加nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号rectng,4.5,31.5,0,4.5 !画矩形面nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号save !保持数据（2）划分单元, 如图10-1所示。
CSS3实现的3D隧道效果
CSS3实现的3D隧道效果实现的效果实现代码html<div class="scene"><div class="wrapper"><ul class="tunnel"><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li><li class="ring"></li></ul></div></div>css3@keyframes roundandround {to {transform: rotateX(360deg);}}body {background-color: #000000;}.scene {width: 600px;height: 600px;margin: 0 auto;perspective: 500px;}.wrapper {width: 100%;height: 100%;transform-style: preserve-3d;transform: rotateY(0deg) translateZ(300px); 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在三维模型中，使用板单元模拟连续的墙体和喷混，使用植入式桁架这 种线单元模拟锚杆。植入式桁架单元、桁架单元均只能承受轴力。但是，植 入式桁架单元相对桁架单元差别在于，不需要与岩土单元节点耦合，且位置 必须在岩土内部。因此，植入式桁架主要用于模拟三维模型中的土钉、锚杆、 锚索等。
各岩土材料的属性如下表。
5.0E+05 0.30 23 0.7
23 0.5 排水
20 33
风化土 各向同性 莫尔-库伦
5.0E+04 0.30 18 0.5
18 0.5 排水
20 30
▶定义岩土材料-一般
▶▶定义岩土材 料-渗透 性
▶▶▶定义岩土材料-非 线性
4 | Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析
[单位 : kN, m]
Basic Tutorials
▶连接隧道建模
三维连接隧道施工阶段分析
1 学习目的及概要
1.1 学习目的
隧道分析的目的在于预先判断隧道施工时围岩的变形，以及考察支护的 稳定性及对周边建筑物的影响。根据情况可以进行二维分析或三维分析。在 二维分析情况下，则必须寻求考虑隧道开挖引起的三维地层变形的方法。某 些情况下很难通过二维分析模拟（例如，主隧道、连接隧道及竖井相连接的 地层变形行为，这显然应考虑空间效应），应当采取三维模型来分析。
[单位 : kN, m]
名称 种类 材料
软岩 3D 软岩
风化岩 3D
风化岩
风化土 3D
风化土
Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析|5
Basic Tutorials ▶定义岩土属性
▶结构属性
各结构构件的属性如下表。若定义了截面形状，则程序自动计算截面刚 度。
[单位 : kN, m]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ名称
类型 模型类型
6 | Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析
Basic Tutorials ▶ 定 义结 构属 性（ 锚 杆） ▶ ▶ 定义 结 构属 性（ 截 面形状）
Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析|7
Basic Tutorials
4 建模
本例题以隧道形状建模、三维实体间的布尔运算操作、网格划分及管理、 施工阶段的设置及结果分析为重点，从基本的岩土/结构材料特性的输入开始 学习。
注意：在延伸几何时输入的方向或定义荷载/边界条件的情况下，都是采 用整体坐标系。
▶整体坐 标系（ GCS） 和工作平面 坐标系 （WCS）
WCS Workplane Coodinate System
GCS Global Coodinate System
* : 几何>顶点与曲线>矩形 （Geometry > Point & Curve > Rectangle） 利用矩形建立岩土区域。
Basic Tutorials
▶结构材料
名称 材料
模型类型 弹性模量（E）
泊松比（v） 容重（r）
混凝土面板 各向同性 弹性 2.0E+07 0.2 25
喷混 各向同性
弹性 1.5E+07
0.2 24
锚杆 各向同性
弹性 2.10E+08
0.3 78.5
▶定义结构材料
▶岩土属性
3.2 定义属性
创建网格时，需要指定各网格组上分配的属性。在定义岩土和结构的属 性时，首先需要选择材料。另外，在定义结构的属性时，需要定义结构构件 类型、截面形状等参数。
各地层和结构使用的材料如下表。
[单位 : kN, m]
名称 材料 模型类型
弹性模量（E） 泊松比（v） 容重（r） Ko
容重（饱和） 初始孔隙比（eo）
排水参数
粘聚力（C） 摩擦角
软岩 各向同性 莫尔-库伦
一般
2.0E+06
0.25 25 1.0
渗透性
25 0.5 排水
非线性
200 35
风化岩 各向同性 莫尔-库伦
通过本例题可以学习以下主要功能及分析方法： 隧道建模 几何形状之间的布尔运算 生成及管理网格组 定义施工阶段 结果分析–施工阶段分析、结果及表格输出
Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析|1
Basic Tutorials
1.2 建模及分析概要
▶模型概要图
例题使用的模型如下图所示。此模型是由多地层，竖井和主隧道以及连 接这两部分的连接隧道组成。由于模型左右对称，所以只需建立整体模型的 一半，并将其适当的分割后进行施工阶段分析。施工阶段按开挖竖井->连接 隧道->主隧道的顺序定义。
在视图工具条上点击法向视图 。 开始位置输入“-45, -30”，按下“Enter”键。 对角位置输入“100, 61”后点击[确认]键。
2 | Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析
Basic Tutorials
▶ 分析设置
2 设置分析条件
[启动开始文件（03_3DTunnel_start）。]
* : 分析>分析工况>设置（Analysis > Analysis Case > Setting） 首先，设置模型类型、重力方向及初始参数，确认分析中使用的单位制。
单位制可在建模过程及确定分析结果时修改，输入的参数将被自动换算成设 置的单位制。
本例题是以 Z 轴为重力方向的三维模型，单位制使用 SI 单位（kN，m）。
Chapter 3. 三维连接隧道施工阶段分析|3
Basic Tutorials
▶岩土材料
3 定义材料及属性
3.1 定义岩土及结构材料
土层材料的模型类型选择莫尔-库伦（Mohr-Coulomb），结构材料选择不 考虑材料非线性的弹性（Elastic）模型。
材料 间距 截面形状 截面厚度
混凝土面板
2D 板 混凝土面板 TH=0.3
主隧道/连接 隧道喷混 2D 板 喷混 -
TH=0.15
竖井喷混
2D 板 喷混 -
TH=0.2
锚杆
1D 植入式桁架
锚杆 -
实心圆形 D=0.025
▶定义 结构属 性-混 凝土面板
▶▶定 义结 构属 性-主 隧道/连接隧道喷混
▶▶▶定义 结构属性竖井喷混
4.1. 几何建模
在 GTS NX 中，使用的坐标系有整体坐标系（GCS）和工作平面坐标系 （WCS）。
整体坐标系始终固定在屏幕右下方，坐标轴用红色（X 轴）、绿色（Y 轴）、蓝色（Z 轴）的箭头表示。
工作平面坐标系，位于工作平面中心，与工作平面一起移动。如果工作 平面改变，工作平面坐标系也会改变。为了在空间上定位几何体，三维绝对 坐标系是非常有必要的。但通常，我们更常用相对坐标系，例如用来定义长 度。这种情况下，把工作平面移动到适当的位置后，输入二维坐标信息（工 作平面坐标系上 XY 平面），完成建模非常方便。