盾构渣土状态激光扫描监测系统在长沙地铁施工中获得成功应用

近期，中南大学隧地工程研究中心研发的盾构渣土状态激光扫描监测系统在中建五局长沙1号线北延段盾构区间隧道施工中获得成功应用。该系统不仅实现了渣土体积流量的监测，而且成功实现渣土状态的实时判别，可为现场土压平衡盾构掘进过程中渣土改良及排渣预警提供了技术依据。

研究中心在实验室先开展渣土坍落体激光扫描试验，分析了基于激光扫描技术评价渣土改良状态的适用性，然后开展水平传送带渣土输送室内足尺模拟试验。采集水平传送带空载和渣土实载条件下点云数据，通过滤波降噪等处理，实时计算渣土截面面积，进而实时获得渣土体积流量。研究了水平传送带上不同改良状态渣土截面的轮廓曲线特征，提出了截面曲线割线角及不平整度等几何特征参数表征方法，并开发了基于激光扫描技术的渣土状态及出渣预警相关装置及软件。

该系统申请了国家发明专利2项，已授权1项，获批软件著作权1项。这次在盾构隧道工地对渣土状态实时监控和预警的成功应用，为后续进一步开展土压平衡盾构掘进过程中渣土改良及出渣预警的智能化研究奠定了良好基础。

致谢：感谢国家自然科学基金项目（52022112，51778637）的持续资助，同时对中建五局土木工程有限公司给予现场试验工作的大力支持表示衷心感谢！