隧道结构健康监测系统理念及其技术应用

研究目的:近年来,随着传感器技术、信息采集技术及测试分析技术的迅猛发展,基于各种监测手段的实时、连续性的结构健康监测系统在土木工程领域中竞相展开,并在诸如桥梁、水利等工程领域得到广泛应用.地下工程领域中,由于围岩-结构自身的复杂性,结构受力状态的不确定性,一直以来对于隧道结构健康监测的研究鲜有问津.研究结论:通过本文研究,得出了以下几点结论:(1)一个完整的TSHMS系统应由数据采集与传输系统、数据分析与处理系统、隧道结构健康评价及预警系统组成;(2)通过对隧道结构力学演变特征的分析,提出了TSHMS系统中应对二次衬砌的受力特征进行长期重点监控的基本思路;(3)结合隧道工程复杂性及其安全评价“模糊性”的具体特点,在现有常规安全评价体系的基础上引入了模糊综合评判的评价手段;(4)将上述理念应用于苍岭特长公路隧道中,初步建立了一套TSHMS系统,评价结果与实际基本一致,验证了其可靠性.     

桥梁施工对其下明挖地铁隧道结构安全性影响分析及对策

讨论在隧道结构周围近距离施工桩基及桥台的情况,以沙湖环湖路南段工程以桥梁形式上跨武汉市轨道交通2号线中山北路停车场与武九铁路联络线工程为例,采用Midas GTS NX有限元分析计算软件,对明挖地铁隧道结构在上跨桥梁及其桩基施工过程中的内力、变形等进行了模拟分析。分析表明,隧道上方桥梁施工会使隧道结构竖向发生沉降、横向发生收敛、结构整体发生扭曲,但本工程桥梁施工对隧道结构的影响在安全范围内。     

基于信息化的地铁安保区隧道结构设施内外关联技术

现有的地铁运营隧道结构病害检查与地铁安全保护区隧道设施保护管理各自独立,洞内结构病害信息与外部巡检信息无法进行实时的交互与分析。基于Web Service技术和Java编程语言,以某地铁某安全保护区运营隧道为实例,通过研究隧道结构设施内外关联技术,研制了Web端管理系统及手持巡检终端,实现了隧道结构洞内外信息的实时关联与获取,进而为运营期的隧道整体结构安全与控制提供信息化手段。     

铁路隧道衬砌灌注质量智能化保障技术

隧道结构时有掉块、水害、底鼓、开裂等病害产生,衬砌掉块因其发生无预兆、严重危及行车安全的特点被称为铁路隧道首害。空洞、脱空等衬砌质量缺陷是导致掉块等病害发生的主要隐患。既有检测技术的局限性、施工期间环境的特殊性、混凝土多相混合的模糊性、工艺工法的隐蔽性,导致长期以来无法掌握混凝土冲顶的实际状态。经深层次分析拱顶空洞成因,针对性研发了衬砌灌注状态监测装置,设计隧道衬砌冲顶状态智能判释系统,形成高速铁路隧道衬砌冲顶质量智能化保障技术。该技术于京张高铁八达岭隧道开展试用,为现场提供实时指导依据,达到了降低衬砌施工质量缺陷、提升隧道品质的目的。     

地铁隧道结构位移远程实时监测及数据处理技术

地铁运营期间隧道结构的实时监测,是保证列车安全运行的重要技术手段。将静力水准仪和位移计结合起来,建立一个全方位的位移(变形)实时监测系统,很好地解决了地铁隧道运营安全监控问题。由于列车振动及空气动力的影响,会使传感器发生震荡,导致监测信号当中含背景噪声,利用小波分析技术很好地消除了背景噪声,保证了监测数据的准确。     

静力水准自动监测系统在轨道交通线路和隧道工程中的应用

在简单介绍静力水准自动监测系统的原理及结构的基础上,采用文献分析和比较分析方法,综合分析了静力水准自动监测系统在地铁隧道结构自动化垂直位移测量中的应用情况。分析表明,静力水准自动监测系统具有精度高、成本低、分布式、实时、动态、全天候智能远程遥测的优点,在轨道交通线路和隧道工程安全监测领域有着广泛的应用前景。     

京张高铁八达岭长城站结构安全智能监测技术

京张高铁八达岭长城站规模大、结构复杂、施工难度大。为实现车站及大跨过渡段的安全建设,八达岭长城站建立了结合人工智能技术的隧道围岩及结构安全智能监测系统,通过在围岩和结构中预埋传感器,监测地下车站和大跨过渡段的围岩,以及锚杆、锚索等支护结构的受力和变形,并进行自动化采集、实时传输和处理,实现隧道围岩及结构力学状态的可视化实时显示与预警。超大跨隧道结构安全智能监测系统确保了复杂围岩条件下长、大隧道及隧道群的施工期和运营期安全,体现了现场监测信息对施工与设计的指导意义,为类似工程的施工和监测提供了参考与借鉴。     

苍岭特长公路隧道施工及运营期监控量测方案研究

文章以在建的苍岭隧道为依托,针对隧道中复杂的地质条件和隧道建成后的主体结构形式,建立了隧道施工及运营期间的一体化长期监控量测网络。并通过这一网络实现了对长期监控元件的数据采集及实时分析工作,对隧道运营期间的安全状态进行实时评判,防患于未然。同时针对施工期间可能出现的岩爆状况建立了合理的预测预报体系,实践证明取得了良好的效果。     

长大隧道不同工法衬砌结构安全性模拟分析

为研究长大隧道在不同施工方法中对衬砌结构的影响,判定施工方法对隧道开挖的安全情况,本文从隧道衬砌结构受力的角度出发进行数值模拟分析,采用荷载结构模型对不同围岩条件下隧道结构安全性展开研究,利用安全系数的方法选取合理施工方法。从安全性定量计算,判别隧道在不同结构形式下安全性,从而可提前有效指导施工,避免施工过程中,隧道在结构受力不利部位发生开裂等问题,减少返工情况的发生,降低施工成本,保证施工安全,研究过程和成果可为今后类似工法优化提供一种研究思路。     

下穿居民区浅埋隧道减震爆破技术

以厦门环岛干道白城隧道为例,介绍复杂环境条件下浅埋软岩隧道减震爆破施工方法。爆破开挖中,通过在掏槽眼部位布置空孔、在周边眼部位布置减震孔的措施,并通过采用不偶合间隔装药、毫秒延时爆破、实时地震波监测等措施,实现了隧道周边围岩的稳定和隧道地表不同结构房屋的安全。