一种隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统及评价方法与流程

本申请涉及隧道安全监测，尤其是涉及一种隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统及评价方法。

背景技术：

1、目前已有的隧道非接触监测方法主要有三种，分别是激光测距技术，微波雷达测距技术以及视觉测距技术。由于隧道病害位置的不确定性，且三种测距技术均属于点监测，需要提前通过其他手段判断监测点位置，才能开展后续工作。

2、此外，目前正在发展的还有分布式光纤监测方式，本方法采用面监测，可通过在隧道全线布置，准确识别病害发生的具体位置以及结构损伤程度，但是成本极高，且隧道大部分结构不存在病害，将造成大量的资源浪费，目前难以大范围推广。

技术实现思路

1、本申请的其中一个目的在于提供一种能够解决上述背景技术中至少一个缺陷的隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统。

2、本申请的另一个目的在于提供一种能够解决上述背景技术中至少一个缺陷的隧道二衬结构劣化程度轻量化评价方法。

3、为达到上述的至少一个目的，本申请采用的技术方案为：一种隧道二衬结构劣化程度评价方法，包括如下步骤：

4、s100：基于混凝土的力学性能，通过有限元模拟构建混凝土性能数据集；混凝土性能数据集包括温度-变形数据集、应力-应变数据集及弹性模量数据集；

5、s200：利用深度学习方法对混凝土性能数据集进行训练，得到混凝土性能评价模型；

6、s300：采集隧道内各监测段的温度和纵向变形数据；

7、s400：将步骤s300采集的数据输入混凝土性能评价模型中进行反演，得到隧道不同监测段的实际弹性模量；

8、s500：将步骤s400的反演结果与设计标准进行对比以判断隧道各监测段的结构劣化程度。

9、优选的，在完成步骤s200后，对获得的混凝土性能评价模型进行修正，包括如下过程：将隧道的温度以及纵向变形量的历史数据作为修正数据代入混凝土性能评价模型中；根据混凝土性能评价模型的输出结果与隧道历史弹性模量数据进行对比；若二者之间的误差小于等于设定的阈值，说明获得的混凝土性能评价模型符合精度要求；若二者之间的误差大于设定的阈值，进行误差分析并基于历史数据对混凝土性能评价模型进行修正。

10、优选的，当隧道混凝土性能劣化到低于正常使用极限状态后，判定为异常状态；在步骤s500中，对处于异常状态且能够维修改造的监测段进行维修补强；在完成补强后，通过混凝土性能评价模型对补强后的监测段进行强度提升的量化。

11、一种隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统，应用于上述的隧道二衬结构劣化程度评价方法；包括多个监测点、多个视觉检测单元以及多个温度检测单元；将隧道沿纵向长度方向划分为多个相邻的监测段，所述监测点设置于所述监测段的端部；所述视觉检测单元对应各所述监测点进行图像采集以获取所述监测段的纵向变形；所述温度检测单元对应安装于各所述监测段以用于采集所述监测段的表面温度。

12、优选的，所述监测点安装有靶标，所述视觉检测单元适于对相应的所述靶标进行图像采集，以使得根据所述靶标的成像尺寸变化获取对应所述监测段的纵向变形量。

13、优选的，所述视觉检测单元安装于所述监测段所对应的墙面，以使得所述视觉检测单元对安装于该所述监测段至少一端的所述靶标进行图像采集。

14、优选的，所述视觉检测单元安装于所述监测段的其中一端，以使得所述视觉检测单元对该所述监测段另一端安装的所述靶标进行图像采集。

15、优选的，隧道根据施工沿纵向长度方向形成有多个沉降缝，所述监测段对应相邻所述沉降缝之间的隧道段。

16、优选的，隧道根据施工沿纵向长度方向形成有多个沉降缝，隧道按照所述沉降缝的位置被分为n段，将相邻所述沉降缝之间的隧道段分为m段，进而得到n×m个所述监测段。

17、优选的，所述监测段的端部设置有多个所述监测点，多个所述监测点沿隧道的截面轮廓方向等间隔设置。

18、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

19、本申请使用非接触式测量，分段监测隧道纵向应变与环境温度并建立关系，并以段为单位，分析纵向变形与结构刚度退化的关系，从而定位隧道病害易发或已发段，并进行重点监测。此流程成本低，操作简单，且能保护隧道全段，配合现有的非接触的监测，能实现隧道损伤的精确定位。

技术特征：

1.一种隧道二衬结构劣化程度评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的隧道二衬结构劣化程度评价方法，其特征在于，在完成步骤s200后，对获得的混凝土性能评价模型进行修正，包括如下过程：

3.如权利要求1所述的隧道二衬结构劣化程度评价方法，其特征在于，当隧道混凝土性能劣化到低于正常使用极限状态后，判定为异常状态；

4.一种隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统，应用于权利要求1-3任一项所述的隧道二衬结构劣化程度评价方法，其特征在于，包括多个监测点、多个视觉检测单元以及多个温度检测单元；将隧道沿纵向长度方向划分为多个相邻的监测段，所述监测点设置于所述监测段的端部；所述视觉检测单元对各所述监测点进行图像采集以获取所述监测段的纵向变形；所述温度检测单元对应安装于各所述监测段以用于采集所述监测段的表面温度。

5.如权利要求4所述的隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统，其特征在于，所述监测点安装有靶标，所述视觉检测单元适于对相应的所述靶标进行图像采集，以使得根据所述靶标的成像尺寸变化获取对应所述监测段的纵向变形量。

6.如权利要求5所述的隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统，其特征在于，所述视觉检测单元安装于所述监测段所对应的墙面，以使得所述视觉检测单元对安装于该所述监测段至少一端的所述靶标进行图像采集。

7.如权利要求6所述的隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统，其特征在于，所述视觉检测单元安装于所述监测段的其中一端，以使得所述视觉检测单元对该所述监测段另一端安装的所述靶标进行图像采集。

8.如权利要求4所述的隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统，其特征在于，隧道根据施工沿纵向长度方向形成有多个沉降缝，所述监测段对应相邻所述沉降缝之间的隧道段。

9.如权利要求4所述的隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统，其特征在于，隧道根据施工沿纵向长度方向形成有多个沉降缝；隧道按照所述沉降缝的位置被分为n段，将相邻所述沉降缝之间的隧道段分为m段，进而得到n×m个所述监测段。

10.如权利要求4所述的隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统，其特征在于，所述监测段的端部设置有多个所述监测点，多个所述监测点沿隧道的截面轮廓方向等间隔设置。

技术总结本申请公开了一种隧道二衬结构劣化程度轻量化监测系统及评价方法，评价方法包括如下步骤：基于混凝土的力学性能，通过有限元模拟构建混凝土性能数据集；对混凝土性能数据集进行训练，得到混凝土性能评价模型；采集隧道内各监测段的温度和纵向变形数据；将采集的数据输入混凝土性能评价模型中进行反演，得到隧道不同监测段的弹性模量评估值；将反演结果与设计标准进行对比以判断各监测段的结构劣化程度。系统应用于前述的评价方法。本申请的有益效果：使用非接触式测量，并以段为单位，分析纵向变形与结构刚度退化的关系，从而定位隧道病害易发或已发段，并进行重点监测。此流程成本低，操作简单，且能保护隧道全段。技术研发人员：应国刚,郑蓉军,张文达受保护的技术使用者：宁波朗达科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26