本申請涉及隧道安全監(jiān)測，尤其是涉及一種隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)及評價方法。

背景技術(shù)：

1、目前已有的隧道非接觸監(jiān)測方法主要有三種，分別是激光測距技術(shù)，微波雷達測距技術(shù)以及視覺測距技術(shù)。由于隧道病害位置的不確定性，且三種測距技術(shù)均屬于點監(jiān)測，需要提前通過其他手段判斷監(jiān)測點位置，才能開展后續(xù)工作。

2、此外，目前正在發(fā)展的還有分布式光纖監(jiān)測方式，本方法采用面監(jiān)測，可通過在隧道全線布置，準確識別病害發(fā)生的具體位置以及結(jié)構(gòu)損傷程度，但是成本極高，且隧道大部分結(jié)構(gòu)不存在病害，將造成大量的資源浪費，目前難以大范圍推廣。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的其中一個目的在于提供一種能夠解決上述背景技術(shù)中至少一個缺陷的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)。

2、本申請的另一個目的在于提供一種能夠解決上述背景技術(shù)中至少一個缺陷的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化評價方法。

3、為達到上述的至少一個目的，本申請采用的技術(shù)方案為：一種隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度評價方法，包括如下步驟：

4、s100：基于混凝土的力學性能，通過有限元模擬構(gòu)建混凝土性能數(shù)據(jù)集；混凝土性能數(shù)據(jù)集包括溫度-變形數(shù)據(jù)集、應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)集及彈性模量數(shù)據(jù)集；

5、s200：利用深度學習方法對混凝土性能數(shù)據(jù)集進行訓練，得到混凝土性能評價模型；

6、s300：采集隧道內(nèi)各監(jiān)測段的溫度和縱向變形數(shù)據(jù)；

7、s400：將步驟s300采集的數(shù)據(jù)輸入混凝土性能評價模型中進行反演，得到隧道不同監(jiān)測段的實際彈性模量；

8、s500：將步驟s400的反演結(jié)果與設(shè)計標準進行對比以判斷隧道各監(jiān)測段的結(jié)構(gòu)劣化程度。

9、優(yōu)選的，在完成步驟s200后，對獲得的混凝土性能評價模型進行修正，包括如下過程：將隧道的溫度以及縱向變形量的歷史數(shù)據(jù)作為修正數(shù)據(jù)代入混凝土性能評價模型中；根據(jù)混凝土性能評價模型的輸出結(jié)果與隧道歷史彈性模量數(shù)據(jù)進行對比；若二者之間的誤差小于等于設(shè)定的閾值，說明獲得的混凝土性能評價模型符合精度要求；若二者之間的誤差大于設(shè)定的閾值，進行誤差分析并基于歷史數(shù)據(jù)對混凝土性能評價模型進行修正。

10、優(yōu)選的，當隧道混凝土性能劣化到低于正常使用極限狀態(tài)后，判定為異常狀態(tài)；在步驟s500中，對處于異常狀態(tài)且能夠維修改造的監(jiān)測段進行維修補強；在完成補強后，通過混凝土性能評價模型對補強后的監(jiān)測段進行強度提升的量化。

11、一種隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)用于上述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度評價方法；包括多個監(jiān)測點、多個視覺檢測單元以及多個溫度檢測單元；將隧道沿縱向長度方向劃分為多個相鄰的監(jiān)測段，所述監(jiān)測點設(shè)置于所述監(jiān)測段的端部；所述視覺檢測單元對應(yīng)各所述監(jiān)測點進行圖像采集以獲取所述監(jiān)測段的縱向變形；所述溫度檢測單元對應(yīng)安裝于各所述監(jiān)測段以用于采集所述監(jiān)測段的表面溫度。

12、優(yōu)選的，所述監(jiān)測點安裝有靶標，所述視覺檢測單元適于對相應(yīng)的所述靶標進行圖像采集，以使得根據(jù)所述靶標的成像尺寸變化獲取對應(yīng)所述監(jiān)測段的縱向變形量。

13、優(yōu)選的，所述視覺檢測單元安裝于所述監(jiān)測段所對應(yīng)的墻面，以使得所述視覺檢測單元對安裝于該所述監(jiān)測段至少一端的所述靶標進行圖像采集。

14、優(yōu)選的，所述視覺檢測單元安裝于所述監(jiān)測段的其中一端，以使得所述視覺檢測單元對該所述監(jiān)測段另一端安裝的所述靶標進行圖像采集。

15、優(yōu)選的，隧道根據(jù)施工沿縱向長度方向形成有多個沉降縫，所述監(jiān)測段對應(yīng)相鄰所述沉降縫之間的隧道段。

16、優(yōu)選的，隧道根據(jù)施工沿縱向長度方向形成有多個沉降縫，隧道按照所述沉降縫的位置被分為n段，將相鄰所述沉降縫之間的隧道段分為m段，進而得到n×m個所述監(jiān)測段。

17、優(yōu)選的，所述監(jiān)測段的端部設(shè)置有多個所述監(jiān)測點，多個所述監(jiān)測點沿隧道的截面輪廓方向等間隔設(shè)置。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果在于：

19、本申請使用非接觸式測量，分段監(jiān)測隧道縱向應(yīng)變與環(huán)境溫度并建立關(guān)系，并以段為單位，分析縱向變形與結(jié)構(gòu)剛度退化的關(guān)系，從而定位隧道病害易發(fā)或已發(fā)段，并進行重點監(jiān)測。此流程成本低，操作簡單，且能保護隧道全段，配合現(xiàn)有的非接觸的監(jiān)測，能實現(xiàn)隧道損傷的精確定位。

技術(shù)特征：

1.一種隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度評價方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度評價方法，其特征在于，在完成步驟s200后，對獲得的混凝土性能評價模型進行修正，包括如下過程：

3.如權(quán)利要求1所述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度評價方法，其特征在于，當隧道混凝土性能劣化到低于正常使用極限狀態(tài)后，判定為異常狀態(tài)；

4.一種隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)用于權(quán)利要求1-3任一項所述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度評價方法，其特征在于，包括多個監(jiān)測點、多個視覺檢測單元以及多個溫度檢測單元；將隧道沿縱向長度方向劃分為多個相鄰的監(jiān)測段，所述監(jiān)測點設(shè)置于所述監(jiān)測段的端部；所述視覺檢測單元對各所述監(jiān)測點進行圖像采集以獲取所述監(jiān)測段的縱向變形；所述溫度檢測單元對應(yīng)安裝于各所述監(jiān)測段以用于采集所述監(jiān)測段的表面溫度。

5.如權(quán)利要求4所述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測點安裝有靶標，所述視覺檢測單元適于對相應(yīng)的所述靶標進行圖像采集，以使得根據(jù)所述靶標的成像尺寸變化獲取對應(yīng)所述監(jiān)測段的縱向變形量。

6.如權(quán)利要求5所述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺檢測單元安裝于所述監(jiān)測段所對應(yīng)的墻面，以使得所述視覺檢測單元對安裝于該所述監(jiān)測段至少一端的所述靶標進行圖像采集。

7.如權(quán)利要求6所述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺檢測單元安裝于所述監(jiān)測段的其中一端，以使得所述視覺檢測單元對該所述監(jiān)測段另一端安裝的所述靶標進行圖像采集。

8.如權(quán)利要求4所述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，隧道根據(jù)施工沿縱向長度方向形成有多個沉降縫，所述監(jiān)測段對應(yīng)相鄰所述沉降縫之間的隧道段。

9.如權(quán)利要求4所述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，隧道根據(jù)施工沿縱向長度方向形成有多個沉降縫；隧道按照所述沉降縫的位置被分為n段，將相鄰所述沉降縫之間的隧道段分為m段，進而得到n×m個所述監(jiān)測段。

10.如權(quán)利要求4所述的隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測段的端部設(shè)置有多個所述監(jiān)測點，多個所述監(jiān)測點沿隧道的截面輪廓方向等間隔設(shè)置。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種隧道二襯結(jié)構(gòu)劣化程度輕量化監(jiān)測系統(tǒng)及評價方法，評價方法包括如下步驟：基于混凝土的力學性能，通過有限元模擬構(gòu)建混凝土性能數(shù)據(jù)集；對混凝土性能數(shù)據(jù)集進行訓練，得到混凝土性能評價模型；采集隧道內(nèi)各監(jiān)測段的溫度和縱向變形數(shù)據(jù)；將采集的數(shù)據(jù)輸入混凝土性能評價模型中進行反演，得到隧道不同監(jiān)測段的彈性模量評估值；將反演結(jié)果與設(shè)計標準進行對比以判斷各監(jiān)測段的結(jié)構(gòu)劣化程度。系統(tǒng)應(yīng)用于前述的評價方法。本申請的有益效果：使用非接觸式測量，并以段為單位，分析縱向變形與結(jié)構(gòu)剛度退化的關(guān)系，從而定位隧道病害易發(fā)或已發(fā)段，并進行重點監(jiān)測。此流程成本低，操作簡單，且能保護隧道全段。

技術(shù)研發(fā)人員：應(yīng)國剛,鄭蓉軍,張文達
受保護的技術(shù)使用者：寧波朗達科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/26