3D images for digital tunnel face documentation at TBM headings - Application at Koralmtunnel lot KAT2

• Published in: Geomechanik und Tunnelbau 2016-06, Vol.9 (3), p.210-221
• Main Authors: Gaich, Andreas, Potsch, Markus
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Boring machines; Cutters; Documentation; Imaging; Railway tunnels; Three dimensional; Tunnels (transportation)
• ISSN: 1865-7362; 1865-7389
• DOI: 10.1002/geot.201600018

Within the scope of a research activity of OeBB-Infrastruktur AG (Austrian Federal Railways) improvements for tunnel face documentation during TBM tunnelling are investigated. This contribution presents an autonomous imaging unit for taking videos of the tunnel face. The unit is installed during maintenance shift in the cutter head of a hard rock TBM. While turning the cutter head, a video is taken. Simultaneously a smartphone that also controls the camera tracks the orientation of the imaging system. From the video a consistent three-dimensional image is generated using latest algorithms from photogrammetry. The resulting 3D images are used for determining single block detachments from the tunnel face as well as quantifying the planarity in general. They serve for enhancing geological mapping including the determination of discontinuities and provide comprehensive and objective documentation information. First successful applications at Koralmtunnel lot KAT2 showed the value of this new way of documentation and measurements.Original Abstract: Im Rahmen einer Forschungsaktivitaet der OeBB Infrastruktur AG werden Verbesserungen zur Dokumentation der Ortsbrust bei TBM-Vortrieben untersucht. Dieser Beitrag zeigt eine autonome Aufnahmeeinheit, die Videos der Ortsbrust erfasst. Die Aufnahmeeinheit wird waehrend der Wartungsschicht im Bohrkopf einer Hartgesteins-Tunnelvortriebsmaschine installiert, und waehrend einer Drehung des Bohrkopfs wird ein Video aufgenommen. Gleichzeitig zeichnet ein Smartphone, das auch die Kamera steuert, Orientierungsinformationen auf. Aus dem Video wird unter Anwendung aktueller Algorithmen der Photogrammetrie ein konsistentes dreidimensionales Bild erzeugt. Die resultierenden 3D-Bilder werden dazu benutzt, um einzelne Ausbrueche aus der Ortsbrust sowie die Ebenheit der aufgenommenen Bereiche zu quantifizieren. Sie dienen auserdem fuer eine verbesserte geologische Kartierung inklusive der Bestimmung von Trennflaechenorientierungen und stellen eine umfassende und objektive Dokumentation dar. Erste erfolgreiche Anwendungen beim Baulos KAT2 des Koralmtunnels zeigen den Wert dieser neuartigen Art der Dokumentation und messtechnischen Bewertung.