路面裂缝自动监测研究论文

Automatic Pixel-Level Crack Detection on Dam Surface Using Deep Convolutional Network 论文笔记 论文：Automatic Pixel-Level Crack Detection on Dam Surface Using Deep Convolutional Network Received: 大多数坝面裂缝检测只能实现裂缝分类及粗略的定位。像素级语义分割检测可以提供更加精确直观的检测结果。作者提出一种基于深度卷积网络的坝面裂缝检测算法。首先使用无人机进行数据采集，然后对采集到的图像进行预处理（包括裁剪、手动标注），最后对设计好的CDDS 网络结构进行训练、验证和测试。 与ResNet152-based SegNet U-Net FCN 进行了比较。  大坝是水电站的重要水利建筑物。大坝的安全运行对于水电站有着重要的意义。由于结构变形、地震、水流引起的裂缝对大坝坝体产生严重的影响并威胁到水电站的安全运行。因此，对大坝结构的定期健康评估，特别是对大坝裂缝的检测任务变得尤为重要。 根据大坝裂缝的结构特征以及裂缝强度，人们可以对大坝的结构健康进行评估和监测。传统的大坝裂缝的巡检任务通常基于人工进行检测，但是效率低下、耗时费力，浪费了大量的人工成本，因此对裂缝的自动高效检测是非常必要的。 基于计算机视觉的裂缝检测算法得到了广泛的研究。这些方法大多采用传统的图像处理技术和机器学习方法，以识别出一些简单的结构损伤。这些方法利用手工提取的特征从图像中提取特征，然后评估提取的特征是否表示缺陷。然而，上述方法的结果不可避免地受到主观因素的影响 卷积神经网络（CNN）在图像分类和识别领域取得很大的进步，基于CNN的裂缝检测算法也展示出更优异的表现。大坝裂缝的特点： 修补痕迹、噪声大、背景纹理复杂、非结构化的、分布不均匀、裂缝位置随机、背景模糊等缺点 提出了一种像素级的大坝表面裂缝检测方法，利用深卷积网络进行特征提取。利用浅卷积层的定位特征和深卷积层的抽象特征，进行 多尺度卷积级联融合和多维损失值计算 ，实现裂纹缺陷像素级分割，并以高精度、高效率等优点解决了坝面明显裂缝检测问题，消除了可能存在的安全隐患，确保了坝面安全。实验结果表明，该方法对大坝表面像素级裂缝的检测是最优的。 语义分割 PSPNet [42],ICNet [43], Deeplabv3[44],UNet [45] and SegNet [46] 语义分割网络通常分为编码网络和解码网络。 编码网络： 卷积层：用于提取输入图像的特征 池化层：减小feature map的规模，减轻计算负担。 解码网络： 反卷积层（反褶积层）：上采样还原feature map大小与输入图像相同，并输出预测结果。 编解码网络结构高度对称：同时利用稀疏feature map和稠密feature map。 为了融合sparse 和 dense feature ，采用跳跃模块以连接编解码网络。编码网络：     15 卷积层：3*3  步长1     4 池化层： 2*2 步长2 解码网络：     15 反卷积层 1*1     4池化层     采用dropout和BN防止过拟合。     Skip branch     4个，1*1卷积和反卷积     每个branch计算 branch loss，4个branch loss级联为总损失的一部分。     Skip branch 的输入输出图像大小不变。卷积核的通道数必须等于输入张量的通道数。降采样 取矩阵最大值 卷积核大小 2*2 步长为2。反褶积也叫做转置卷积 通过上采样还原feature map与输入图像大小相同。 上采样方法：反褶积法、 插值法 反褶积法：对张量进行zero-padding填充最外层，再用反褶积核进行反褶积，修剪第一行和最后一行。1000副5472*3648图像使用LEAR软件手动标记。 得到504张数据集，404用于训练，50用于验证，50用于测试。 在Linux系统上使用TensorFlow构建的 在配置了8 GB GPU的HP工作站上执行培训、验证和测试 利用Anaconda建立了CDDS网络的虚拟python环境评价指标： Precision精度表示在所有预测破裂的样本中，样本的基本真实性也被破解的概率。 Recall召回表明在所有标记为开裂的样本中，样本被预测为开裂的概率。当正负样本数量存在较大差距时，仅使用精确性或召回率来评估性能是不合理的。TPR表示所有标记为裂纹的样本中被正确预测为裂纹的概率。TNR代表以标签为背景的所有样本中被正确预测为背景的概率.F-measure考虑到查全率和查准率的综合影响，F-测度是一个综合指标。IoU是目标检测领域中常用的评价定位精度的方法。IoU表示预测结果与地面真实值的交集与联合的交集的比率。大坝表面裂缝图像分为背景和裂缝两类。背景像素的数目远大于裂纹像素的数目。通常情况下，我们会同时计算背景arrears和裂缝arrears，然后以两张arrears的平均数作为最终arrears。IoU值是由背景像素决定的，不能准确表达裂纹的定位精度。使用三种学习速率10^4,10^5,10^6 使用softmax函数计算概率 使用Dice loss计算网络损失。 裂缝骨架提取：快速细化算法 调用OpenCV库，进行计算。 计算裂缝面积及长度宽度。使用其他裂缝数据集进行补充验证 ，在测试数据集上，提出的CDDS网络的裂纹IOU和F测度分别达到和 略。

水泥混凝土结构裂缝的影响、成因及防治策略论文

在平时的学习、工作中，大家都不可避免地会接触到论文吧，论文是进行各个学术领域研究和描述学术研究成果的一种说理文章。写起论文来就毫无头绪？以下是我精心整理的水泥混凝土结构裂缝的影响、成因及防治策略论文，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。

摘要： 水泥混凝土，也称水泥砼，由水、水泥以及多种的混合材料组成，广泛地运用于工程施工。由于水泥混凝土结构施工会受到温度、水分、技术条件等多种因素的影响，所以在使用过程中非常容易出现裂缝。结合工程实际，简要分析了水泥混凝土结构工程施工中出现裂缝的原因，并提出了相关防治措施。

关键词： 工程施工；水泥混凝土结构；裂缝；结构病害；

水泥混凝土结构裂缝，是水泥混凝土施工过程中常见的结构病害。如果处理不及时，会使水泥混凝土出现严重结构性损坏，不仅增加了水泥混凝土结构的施工造价成本，同时也缩短了水泥混凝土结构的使用年限。由于部分水泥混凝土结构施工工期较紧，对水泥混凝土结构裂缝处理不够及时，导致水泥混凝土结构建筑物在使用过程中达不到预定要求。在实际施工过程中，应在分析水泥混凝土结构产生裂缝原因的基础上，及时制订施工防治技术方案，保证水泥混凝土结构施工的持续、有效开展。

1、工程施工中常见裂缝类型

由水泥混凝土集配问题引起的裂缝

现场施工人员经验主义作祟，未能及时掌握和调整施工现场水泥混凝土配比，一味地使用实验室配比，没有根据施工现场条件及时调整水泥混凝土结构配合比例，或者使用的原材料不合格，都极易造成水泥混凝土结构的裂缝。例如在水泥混凝土结构配比中，对各类原材料、水、外加剂等因素控制不当，结构物的强度达不到设计要求，就会产生裂缝[1]。

由环境原因引起的裂缝

水泥混凝土结构环境原因引起的裂缝，主要指的是由于水泥混凝土结构施工过程中温度、湿度等环境因素的变化对结构物引起的裂缝。施工过程中出现了较大的温、湿度等环境因素变化时，会导致水泥混凝土结构物理性能发生变化，进而出现裂缝。

由基础原因引起的裂缝

水泥混凝土结构基础原因引起的裂缝，主要是指在施工过程中没有对回填土进行挤密夯实而进行水泥混凝土结构施工所产生的裂缝；如果地基土质过于松软，在水泥混凝土结构施工前未进行夯实处理，同样也会出现水泥混凝土结构裂缝。如果水泥混凝土结构物长期被基础中的渗水浸泡，也会出现不均匀裂缝[2]。

由后期养护不当引起的裂缝

水泥混凝土施工过程中，应及时进行水泥混凝土养护。如果养护不及时，水泥混凝土面层将会出现干缩性裂缝，出现水泥混凝土表面“起皮”现象；或因温度不够达不到水泥混凝土终凝条件，水泥混凝土整体出现“断板”现象。

2、水泥混凝土结构裂缝带来的影响

容易埋下安全隐患，由于水泥混凝土结构裂缝的出现会影响到水泥混凝土建筑物原有的承载能力，进而缩短了水泥混凝土结构物的正常使用时间。在建筑施工过程中，裂缝的存在可能会造成大量的返修，浪费材料，延误工期，最终造成巨大的`经济和名誉损失。水泥混凝土结构裂缝会对建筑的外观质量造成极大的影响，影响工程的质量验收和后续款项的结算。

3、工程施工过程中，水泥混凝土结构裂缝产生的原因

在水泥混凝土结构施工过程中，受到温度、湿度、原材料本身以及施工技术等多方面因素的影响，会导致水泥混凝土结构出现裂缝。

原材料的影响

水泥混凝土中的原材料对水泥混凝土结构的质量起着至关重要的作用，一旦在施工过程中采用了不合格的原材料，就容易引起水泥混凝土裂缝现象：粗细集料含泥量过大会导致与水泥的黏合度不足；粗集料针片状比例过大、粗细集料配比不均会导致水泥混凝土密实度不足；水泥的最佳用水量及初、终凝时间等会对水泥混凝土结构的整体强度和水泥混凝土结构后期养护产生影响。

施工技术的影响

在水泥混凝土结构施工过程中，要采用科学的施工技术，加强对工程管理制度、施工组织设计的时间节点等关键要素的管理。在对水泥混凝土地面施工时，要对原地面进行找平、填土、分层夯实施工，不然会使水泥混凝土路面因受力不均而产生裂缝和“断板”现象。在水泥混凝土路面施工中，要将水泥混凝土路面振捣密实，切勿出现空洞而影响水泥混凝土路面的使用年限。在水泥混凝土施工养护的过程中，要及时观察和监测水分和温度变化情况，及时掌握水泥混凝土的初、终凝时间，实施喷水、覆盖保温设施。要保证水泥混凝土结构终凝后，才可以拆除模具，以免因水泥混凝土结构未达到强度而产生裂缝，影响水泥混凝土结构的正常使用。

物理性能的影响

由于水泥混凝土属于脆性材料，环境中温度、湿度对其影响较大。在温度、湿度数值出现较大变动时，水泥混凝土结构的应力也会出现相应的变化，导致水泥混凝土结构裂缝的产生。

4、工程施工中水泥混凝土结构裂缝的预防措施

水泥混凝土结构裂缝会对建筑物整体结构埋下隐患，有可能影响到人民群众的生命财产安全。通过对水泥混凝土结构裂缝产生原因的分析，需要对其做出积极的事前、事中、事后预防。

设计过程中的预防措施

科学制订水泥混凝土的配置比例。在水泥混凝土结构配比方案制订时，要合理控制水灰比，各类外加剂的添加要符合施工现场的实际情况。在实验室水泥混凝土配比符合施工要求的情况下，要在现场及时调整配比，不能一贯地依赖于实验室的配比结果。要根据水泥混凝土结构的高度、宽度、长度及时调整钢筋分布，使水泥混凝土结构应力分布均匀。加大对水泥混凝土原材料的质量监测力度，杜绝使用不合格的原材料。要根据实际情况，适时对水泥混凝土配比进行合理调整。

施工过程中的预防措施

水泥混凝土结构的施工过程是影响工程质量的关键步骤，科学的施工工序是决定水泥混凝土结构是否产生裂缝的重要因素。在施工前要注意水泥混凝土结构原基层的平整度；施工中要严格根据设计和工艺进行施工，保证水泥混凝土结构合理的施工配合比例，满足水泥混凝土结构设计强度与材料和易性的质量要求；在水泥混凝土运输过程中时，要对水泥混凝土采取保水、保温等相关的防护措施；在水泥混凝土浇筑过程中，要适时控制水泥混凝土的出料速度，并保证水泥混凝土结构浇筑过程中要振捣密实、均匀。要注重二次抹压在水泥混凝土施工工程中的重要作用，二次抹压能够减少水泥混凝土结构裂缝的出现。二次抹压时，要适时掌握水泥混凝土结构的初、终凝时间，如果抹压时间过晚，水泥混凝土结构已经逐渐凝固，即使抹压也不能使水泥混凝土结构物理外观形态变化；如果抹压时间过早，二次抹压后水泥混凝土结构才会产生裂缝，不会对水泥混凝土结构物理外观产生影响。所以，工程施工人员需对抹压的时机进行控制，介于水泥混凝土结构初凝和终凝之间的时间段进行抹压，方能减少裂缝的产生，提高水泥混凝土结构的质量[3]。

养护过程中的预防措施

水泥混凝土结构的养护要严格按照水泥混凝土结构养护国家标准来实施，使水泥混凝土结构的裂缝降到最低。要加强温、湿度监控，严格按照水泥混凝土结构设计要求，对水泥混凝土养护的温度、湿度和技术条件进行把控；要采取措施，合理控制温度、湿度数值的变化范围，在施工中可采用水泥混凝土结构表面覆盖塑料薄膜、草席的方法，保证水泥混凝土结构物的温度，适时人工洒水来保证水泥混凝土所需的湿度。另外，在工程施工过程中，要保证水泥混凝土结构养护工作周期满足规范要求，通常情况下水泥混凝土结构养护周期为7～15d，工程施工过程中的具体养护时间应根据施工现场的实际风力、温湿度等情况而决定[4]。

5、结束语

目前，水泥混凝土结构施工已经普遍使用到了各类工程中，水泥混凝土结构的质量直接影响着工程质量。本文简要分析了水泥混凝土结构工程施工中出现裂缝的原因，并提出了防治水泥混凝土结构裂缝的措施。但是，水泥混凝土结构裂缝牵扯的因素较多，在实际工程施工中很难避免。要在水泥混凝土结构工程项目施工过程中，从施工的各个环节进行水泥混凝土结构裂缝的预防控制，使工程施工的质量和效率得到有效的保障，使建设物的使用年限得到有力的保证。

6、参考文献

[1]冯树合.工程施工中水泥混凝土结构出现裂缝的原因及预防[J].江西建材,2014(3):74.

[2]吴巍.基于工程施工中水泥混凝土结构出现裂缝的原因及预防措施的分析[J].中华民居(下旬刊),2014(6):333-334.

[3]赵晓春.工程施工中水泥混凝土结构出现裂缝的原因及预防[J].科技致富向导,2014(29):262.

[4]沈亚萍.房建施工中混凝土结构出现裂缝的原因及预防[J].四川水泥,2015(6):225.