隧道运营期结构健康监测
隧道运营期结构健康监测及稳定性评价
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ １ １３ ． ０
Ａｐ ． ２ ２ ｒ ０１
・１ ７９ ・
・
桥 梁
・隧 道
・
文章编号 ：０ ９ ６ ２ ２ １ ）０ ０ ７ — ３ １０ －８ ５（０ ２ １ — １９ ０
进行一致性检验 ， 尼＝ ．０ ５＜ ． ， 明确定 的指标 权重是合 ｃ ０００２ ０ １说
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理 的。
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关键 词 ： 隧道运营期 ， 隧道结构健康监测 ， 属函数 ， 隶 模糊综合评价
中图分类号 ： ４６ Ｕ ５ 文献标 识码 ： Ａ
０ 引 言
隧道在运营期不可避免地遭到地 质恶化 、 环境 荷载 、 腐蚀 、 疲 劳等因素的影响 ， 而 导致 隧道结 构损伤 和失 稳 ， 可 能造成 隧 从 并 道崩塌等事故 的发生 。 隧道结构健康监测 （ 简称 Ｔ Ｈ 定 义为 “ Ｓ Ｍ） 利用现场 的无损 传感技术 ， 过隧道系统的特征分析 ， 通 检测 隧道 支护 系统损伤 ， 分 析发生损伤 的地 点、 度和原 因 ， 程 并对 隧道整 体 的健康 状态做 出 评价” 。与桥梁等 一般 建 （ 筑物不 同， Ｓ Ｍ 的监测 范 围从 支 构） ＴＨ 护结构 扩展 到了隧道 围岩 ， 并且 由于隧道支护结 构和地 质条件极
２ 裂纹监测 。 ）
拱
顶
裂 纹
内 部 位 移
杆
轴
工程结构健康监测系统的设计与实施方案 (4)
优化步骤：数据采 集、数据处理、模 型训练、模型评估 和模型优化
优化效果：提高系 统响应速度、降低 误报率、提高预警 准确性
定期检查：定期对系统进行检测，确保系统正常运行
升级更新：根据需要及时更新系统，提高系统性能
故障处理：及时发现并处理系统故障，保证系统稳定运行 备份与恢复：定期备份系统数据，确保数据安全，并能在系统故障时快 速恢复。
工程结构健康监 测系统实施方案
施工准备：制定施工方案，准备施工材料和工具 安装调试：按照施工方案进行安装，并进行调试 设备检查：检查设备的性能和稳定性 数据采集：采集工程结构的数据，进行分析和处理 结果评估：评估工程结构的健康状况，提出改进措施
软件平台选择： 数据采集设备：
根据工程需求 选择合适的数
数据采集器：用于接收和处理传感器 数据
数据传输系统：用于将数据传输到数 据处理中心
数据处理中心：用于分析、处理和存 储数据
报警系统：用于发出异常情况报警
监控平台：用于显示和分析工程结构 健康数据
国外研究现状：发达国家已广泛应用，技术成熟，设备先进 国内研究现状：起步较晚，技术水平有待提高，设备研发能力不足 发展趋势：智能化、网络化、集成化，实现远程监控和预警 挑战与机遇：技术瓶颈、市场竞争、政策支持等
手段。
作用：及时发 现工程结构中 的潜在问题， 为维修和维护 提供依据，保 障工程结构的
安全稳定。
应用领域：广 泛应用于桥梁、 隧道、高层建 筑、水利工程 等各类工程结
构。
技术特点：采 用先进的传感 器技术、数据 采集技术、数 据处理技术等， 实现对工程结 构的实时监测
和评估。
传感器：用于采集工程结构健康数据
大坝健康监测系统的重要性：确保大坝安全运行，防止事故发生 大坝健康监测系统的组成：传感器、数据采集系统、数据处理系统、预警系统等 大坝健康监测系统的应用案例：三峡大坝、葛洲坝等 大坝健康监测系统的效果：及时发现大坝安全隐患，提高大坝运行效率和安全性
隧道运营期监测方案
隧道运营期监测方案一、隧道结构监测1. 监测内容隧道结构监测主要包括隧道内部和外部结构的监测。
内部结构监测包括隧道衬砌、支撑系统、排水系统等的监测，外部结构监测包括隧道的地表沉降、裂缝、地表水位变化等的监测。
2. 监测方法隧道结构监测可以采用人工检查和自动监测相结合的方式进行。
人工检查主要包括隧道内部巡查和外部观察，自动监测主要包括安装传感器、监测仪器、摄像头等进行实时监测。
3. 监测频率隧道结构监测的频率一般每周进行一次人工检查，并且安排专业人员定期对监测数据进行分析和评估，确保隧道结构的安全运营。
4. 责任单位隧道结构监测的责任单位一般由隧道管理方负责，可以委托专业机构进行监测和评估。
二、隧道设备监测1. 监测内容隧道设备监测主要包括通风系统、照明系统、安全设施、消防设备等的监测。
2. 监测方法隧道设备监测可以采用远程监控系统和定期检查相结合的方式进行，远程监控系统可以对设备运行状态进行实时监测，定期检查可以检查设备运行情况和进行维修保养。
3. 监测频率隧道设备监测的频率一般每天进行一次远程监控，每月进行一次定期检查，确保设备的安全运行。
4. 责任单位隧道设备监测的责任单位一般由隧道管理方负责，可以委托专业机构进行设备维护和保养。
三、隧道环境监测1. 监测内容隧道环境监测主要包括空气质量、噪音、震动、火灾等的监测。
2. 监测方法隧道环境监测可以采用安装监测仪器、传感器等设备进行实时监测，对监测数据进行分析和评估，确保隧道环境的安全。
3. 监测频率隧道环境监测的频率一般每天进行一次实时监测，对异常情况及时报警并处理。
4. 责任单位隧道环境监测的责任单位一般由隧道管理方负责，可以委托专业机构进行环境监测和评估。
综上所述，隧道运营期监测方案是保障隧道安全运行的重要保障，隧道管理方应根据隧道的特点和实际情况制定相应的监测方案，并严格按照方案要求进行监测和评估，确保隧道的安全运营。
同时，隧道监测工作需要有专业的监测人员和设备，隧道管理方应加强人员培训和设备更新，确保监测工作的科学性和有效性。
水下隧道结构健康监测技术规程
DB32/TXXXX—2021水下隧道结构健康监测技术规程1 总则1.0.1 为规范结构健康监测技术在水下隧道中的应用，提高水下隧道结构维护管理水平，促进相关技术的提升，制订本规程。
1.0.2 本规程适用于盾构法、堰筑法、钻爆法、顶管法及沉管法水下隧道的结构健康监测，其他类型隧道可参照执行。
1.0.3 水下隧道结构健康监测除应符合本规程外，应同时符合国家现行有关标准的规定。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 50982 建筑与桥梁结构监测技术规范GB 50911 城市轨道交通工程监测技术规范GB 50497 建筑基坑工程监测技术标准GB 50311 综合布线系统工程设计规范GB 50312 综合布线系统工程验收规范GB50446 盾构法隧道施工及验收规范GB 50300 建筑工程施工质量验收统一标准GB/T 14412 机械振动与冲击加速度计的机械安装GB/T 15532 计算机软件测试规范GB/T 9386 计算机软件测试文档编制规范GB 50205 钢结构工程施工质量验收标准GB 50303 建筑电气工程施工质量验收规范GB 50343 建筑物电子信息系统防雷技术规范JT/T 1037 公路桥梁结构安全监测系统技术规程JTG H12 公路隧道养护技术规范CJJ/T 289 城市轨道交通隧道结构养护技术标准JTGF 80/1 公路工程质量检验评定标准CECS 333 结构健康监测系统设计标准T/CECS 652 结构健康监测系统运行维护与管理标准T/CECS 529 大跨度桥梁结构健康监测系统预警阈值标准DB32/T 2880 光纤传感式桥隧结构健康监测系统设计、施工及维护规范3 术语和符号下列术语和符号适用于本文件。
3.1水下隧道Tunnel Underwater下穿河流、湖泊、海湾或海峡等水域的隧道。
隧道健康监测实施方案
隧道健康监测实施方案隧道作为交通基础设施的重要组成部分，在现代社会中扮演着至关重要的角色。
为了确保隧道的安全运行，隧道健康监测实施方案应运而生。
本文将就隧道健康监测实施方案的相关内容进行探讨，以期为隧道运营管理提供参考。
首先，隧道健康监测实施方案应包括对隧道结构的定期检测和评估。
这一步骤需要利用先进的技术设备，如激光测距仪、无损检测设备等，对隧道结构的裂缝、变形、渗水等情况进行全面监测，并及时采取相应的修复措施，以确保隧道结构的稳定性和安全性。
其次，隧道健康监测实施方案还应包括对隧道通风系统的监测和维护。
隧道通风系统对于隧道内空气的流通和质量起着至关重要的作用，因此需要定期进行通风设备的检查和清洁，并及时更换损坏的零部件，以确保隧道内空气的清新和通畅。
另外，隧道健康监测实施方案还应涵盖对隧道照明系统的监测和维护。
隧道照明系统在夜间和恶劣天气条件下对于车辆驾驶员的视觉起着至关重要的作用，因此需要定期检查和维护照明设备，确保隧道内的照明效果良好，避免因照明设备故障而引发交通事故。
此外，隧道健康监测实施方案还应包括对隧道排水系统的监测和维护。
隧道排水系统对于防止隧道内积水、减少地基渗水等问题起着至关重要的作用，因此需要定期清理排水设备，并及时修复漏水、堵塞等问题，以确保隧道内的排水畅通。
最后，隧道健康监测实施方案还应包括对隧道交通运行的监测和管理。
这一步骤需要利用先进的交通监测设备，如车载摄像头、车辆识别系统等，对隧道内车辆的行驶情况进行实时监测，并及时采取交通管制措施，确保隧道交通的安全畅通。
综上所述，隧道健康监测实施方案是确保隧道安全运行的重要保障措施。
通过对隧道结构、通风系统、照明系统、排水系统和交通运行的全面监测和维护，可以有效预防和减少隧道事故的发生，保障隧道的安全运行。
希望相关部门能够重视隧道健康监测实施方案的实施，为隧道运营管理提供更加有力的支持和保障。
运营隧道结构监测技术以及健康安全评价体系
运营隧道结构监测技术以及健康安全评价体系1 绪论1.1 研究背景随着我国城市化进程越来越快，城市建设的快速发展，城市规模持续扩大以及城市人口的聚集增长，许多大城市存在着人口集聚、建筑空间狭小、交通拥挤、城市绿化减少、环境污染加重等诸多问题，其中交通阻塞问题在我国很多城市尤为突出。
一方面为了适应经济与社会的发展，必须加强城市集约化程度和提高效率才能；另一方面由于城市建设长足发展，使得城市中心可供利用的地面面积越来越少。
要解决城市建设与土地资源短缺的矛盾，从而促进城市的可持续发展和环境保护，合理地开发利用城市地下空间资源，大力发展城市地下交通工程是一条非常有效的解决这些问题的途径。
城市地下交通工程不同于高架道路，它不影响城市景观，噪音、震动等环境污染较小。
目前地下运行的地铁、交通隧道、各种市政地下隧道等为城市地下交通工程的重要组成部分，对缓解交通拥堵、提高城市效率、提升城市现代化水平发挥着巨大的作用。
其中地铁项目的建设在我国日趋广泛，数量和规模都在成倍扩大。
目前我国有28个城市有城市轨道交通在建或运营，其中12个城市已有城市轨道交通运营线路，预计到2014年底拥有运营线路达1600公里，比去年增加200多公里。
在建城市轨道交通线路约1400公里，预计"十二五"末，我国城市轨道交通运营里程将拥有3000多公里运营线路，全国城市规划交通总投资将达万亿元。
到2020年，我国将有40个城市建设地铁，总规划里程达7000公里，是目前总里程的4.3倍。
自第一条地铁建成并投入运营以来，世界的地铁建设历史己经近150年。
纵观这一百多年来，世界各地城市的发展经验，大力采用快速轨道交通系统，是完城巿客运这项艰巨任务的有效手段。
但同样地，地铁也成为一个危及范围最广以及事故伤害率较高建设项目之一，表1-1列举了近十年来我国主要的运营地铁隧道结构安全事故[1,2]。
表1-1 2001年至2012年我国运营隧道结构安全事故统计表这些突发的事故不但引起重大的人员伤亡和财产损失，更对社会化造成了极坏的极坏影响，并且造成了不同程度的恐慌，因此得到了各国政府及科研机构的高度重视。
运营隧道检测项目及检测方法、
运营隧道检测项目及检测方法、【导语】随着我国基础设施建设的快速发展，隧道工程在公路、铁路及城市轨道交通中占有越来越重要的地位。
为确保隧道结构的安全稳定与运营效率，隧道检测项目及方法的研究和实施变得尤为重要。
本文将详细介绍运营隧道检测项目及检测方法。
一、运营隧道检测项目1.结构检测（1）混凝土结构检测：主要包括混凝土强度、裂缝、碳化、氯离子含量等指标的检测；（2）钢结构检测：主要包括钢构件的锈蚀、变形、损伤等指标的检测；（3）隧道衬砌检测：主要包括衬砌厚度、密实度、裂缝等指标的检测。
2.通风与照明检测（1）通风系统检测：主要包括风速、风向、风压等指标的检测；（2）照明系统检测：主要包括照度、色温、显色指数等指标的检测。
3.隧道环境检测（1）空气质量检测：主要包括CO、CO2、O2、PM2.5等指标的检测；（2）温湿度检测：主要包括温度、湿度等指标的检测。
4.安全设施检测（1）消防设施检测：主要包括消防水池、消防泵、消防栓、火灾自动报警系统等设施的检测；（2）疏散指示标志检测：主要包括疏散指示标志的亮度、清晰度等指标的检测。
二、检测方法1.目视检测法通过人工或无人机等设备对隧道结构、设施进行直观观察，发现异常情况。
2.常规检测法（1）混凝土检测：采用回弹法、超声波法、碳化深度法等；（2）钢结构检测：采用磁粉探伤、超声波探伤、射线探伤等；（3）隧道环境检测：采用气体分析仪、温湿度计等。
3.非破坏检测法（1）地质雷达法：用于检测隧道衬砌厚度、裂缝等；（2）红外热像法：用于检测隧道衬砌的密实度、钢结构的损伤等；（3）激光扫描法：用于获取隧道结构的详细信息。
4.自动化检测技术（1）机器人检测：通过搭载各种传感器和检测设备的机器人，对隧道进行自动化检测；（2）无人机检测：通过无人机搭载高清摄像头、红外热像仪等设备，对隧道进行空中检测。
综上所述，运营隧道检测项目及检测方法涵盖了隧道结构、通风照明、环境及安全设施等多个方面。
营运期隧道结构健康监测与安全评价研究
营运期隧道结构健康监测与安全评价研究
李讯;何川;汪波;吴成刚
【期刊名称】《现代隧道技术》
【年(卷),期】2008(0)S1
【摘要】隧道在营运过程中,由于受到材料性能退化、地震、人为等因素影响,导致主体结构各部分可能在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。
这些损伤如果不能及时得到检测和维修,轻则影响行车安全和缩短隧道的使用寿命,重则导致隧道突然破坏和坍塌。
建立隧道结构健康监测系统(TSHMS),通过对结构健康状况的实时监控,对营运期间隧道结构的力学行为进行分析,对结构的安全性状况进行评估,得出结构的安全度用以指导营运,同时给出实时的安全预警以合理配置养护资源,降低成本,及时高效保证隧道营运期间结构的安全。
【总页数】6页(P289-294)
【关键词】隧道长期监测;营运期安全;评价系统
【作者】李讯;何川;汪波;吴成刚
【作者单位】西南交通大学地下工程系
【正文语种】中文
【中图分类】U456.3
【相关文献】
1.隧道运营期结构健康监测及稳定性评价 [J], 王新胜;陈玉;候亚彬
2.电力隧道运营期结构安全监测系统开发及应用研究 [J], 闵红;王道生;王志刚;宋
喆;张圣甫
3.基于支持向量机的公路隧道营运健康安全非线性评价 [J], 孙江涛
4.基于自动化监测的隧道结构健康实时评价预警方法研究及应用 [J], 段创峰;
5.隧道结构安全健康监测及定检工作研究 [J], 王尧;经启臣;王敏;王巍
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XX路隧道结构健康状态实时监测方案
XX路隧道结构健康状态实时监测方案隧道是现代城市交通系统中不可或缺的组成部分，不仅可提高交通效率，还可以减少交通拥堵和环境污染。
因此，隧道的安全性和健康状态监测至关重要。
在现代科技的帮助下，隧道结构的健康状态可以通过各种传感器和监测设备进行实时监测。
一、监测方案的设计1.确定监测目标：首先要确定需要监测的隧道结构，包括隧道的墙壁、顶板、地基等结构部件，以及隧道内部的空气质量、水位等参数。
2.选择监测设备：根据监测目标确定所需的监测设备，例如倾斜仪、位移传感器、应变计、温湿度传感器等。
3.确定监测频率：根据隧道的使用情况和建筑结构特点确定监测频率，以保证及时发现问题并进行处理。
4.数据处理与分析：监测设备采集到的数据需要进行处理和分析，识别结构的健康状态，并预测可能的隐患。
5.报警处理：一旦监测到结构异常，需要及时触发报警系统，通知相关责任人员进行处理。
二、监测设备的选择1.倾斜仪：用于监测隧道结构的倾斜情况，及时发现隧道墙壁和顶板的倾斜现象。
2.位移传感器：用于监测结构的位移变化，发现结构变形情况。
3.应变计：用于监测结构内部的应变情况，发现结构的受力情况。
4.温湿度传感器：用于监测隧道内部的温度和湿度情况，为后续的结构健康状况提供参考。
5.水位传感器：用于监测隧道内部的水位情况，防止水灾事件的发生。
6.空气质量监测仪：用于监测隧道内部的空气质量情况，及时发现有毒气体的存在。
三、数据处理与分析监测设备采集到的数据需要进行处理和分析，可以采用数据融合和数据挖掘技术，识别结构的健康状态。
数据处理主要包括数据清洗、数据融合、数据分析和报告生成等步骤。
1.数据清洗：对采集到的监测数据进行预处理，包括去除异常值、填补缺失值等。
2.数据融合：将不同监测设备采集到的数据进行整合，形成完整的监测数据。
3.数据分析：对监测数据进行分析，识别结构的健康状态，并预测可能的隐患。
4.报告生成：根据数据分析的结果生成监测报告，以供相关责任人员参考。
结构健康监测
结构健康监测概述：结构健康监测是指通过使用各种传感器和监测设备，对建造物、桥梁、隧道等工程结构进行实时监测和评估，以提前发现结构损伤、病害和变形等问题，保障结构的安全性和可靠性。
本文将详细介绍结构健康监测的意义、常用的监测方法和技术、监测参数的选择以及数据分析和处理等方面的内容。
意义：结构健康监测对于维护和管理各类工程结构的安全性至关重要。
通过实时监测结构的状态和性能，可以及时发现结构的损伤和病害，采取相应的维修和加固措施，避免事故的发生。
此外，结构健康监测还可以为工程结构的设计和施工提供重要的参考依据，优化结构的设计和施工方案，提高工程质量和经济效益。
常用监测方法和技术：1. 动态监测：通过安装加速度计、应变计等传感器，对结构的振动特性进行实时监测。
通过分析振动数据，可以评估结构的刚度、阻尼和自振频率等参数，判断结构的健康状况。
2. 静态监测：通过安装应变计、倾斜计等传感器，对结构的静态变形进行监测。
通过分析变形数据，可以评估结构的变形情况，判断结构是否存在沉降、位移和变形等问题。
3. 声发射监测：通过安装声发射传感器，对结构的声发射信号进行监测。
声发射监测可以实时检测结构中的裂缝、破坏和断裂等问题，提供结构健康状态的评估。
4. 图象监测：通过安装摄像机、红外热像仪等设备，对结构的表面温度和形态进行监测。
图象监测可以检测结构的裂缝、渗漏、腐蚀等问题，提供结构健康状态的评估。
监测参数的选择：在进行结构健康监测时，需要选择合适的监测参数来评估结构的健康状况。
常用的监测参数包括振动特性、变形情况、声发射信号、温度变化等。
选择监测参数时需要考虑结构的类型、使用环境和监测目的等因素。
同时，还需要合理设置监测点的位置和数量，以保证监测数据的全面性和准确性。
数据分析和处理：监测得到的数据需要进行分析和处理，以获取结构的健康状态和性能信息。
常用的数据处理方法包括数据滤波、时域分析、频域分析、小波分析等。
通过对监测数据的处理，可以提取结构的特征参数，判断结构是否存在异常情况，并进行预测和评估。
隧道结构健康监测
隧道结构健康监测引言隧道是现代交通基础设施中重要的组成部分，承担着车辆和行人的交通需求。
而隧道的结构健康对于交通安全和运行效率具有至关重要的影响。
隧道结构可能存在的问题包括裂缝、变形、沉降、开裂等，这些问题如果无法及时发现和处理，可能会导致隧道的破坏甚至崩塌，给交通运输带来巨大的风险和隐患。
因此，隧道结构的健康监测是确保隧道安全运行的重要措施之一。
隧道结构健康监测的重要性隧道结构健康监测的目标是及时发现隧道结构的损伤，并进行修复和加固，以防止其进一步恶化。
隧道结构健康监测的重要性体现在以下几个方面：1.安全性保障：隧道结构如果存在损伤，可能会导致地面塌陷、坍塌等严重事故，威胁到人员的生命安全。
因此，通过定期的结构健康监测，可以及时发现隧道结构的潜在危险，采取相应的措施来保障隧道的安全性。
2.维护运行效率：隧道结构的损伤会影响交通运输的效率。
例如，车辆行驶过程中遇到结构损伤部位可能需要减速通过，降低了车辆的行驶速度，增加了通行时间和交通堵塞的可能性。
通过隧道结构健康监测，可以及时发现这些损伤，并进行维修，保证隧道的正常运行和交通的畅通。
3.资源利用的高效性：通过对隧道结构的健康监测，可以及时发现损伤，并采取及时的修复措施，从而避免了因结构恶化而导致的大规模修复或重建工程。
这样可以有效地利用资源，节约维修成本。
隧道结构健康监测的方法与技术1.常规监测：隧道常规监测包括物理检测和人工巡检。
物理检测包括测量隧道结构的位移、温度变化、振动等，人工巡检则是通过人工目视检查隧道结构是否有明显的损伤和变形等。
这些常规监测方法可以较为快速地发现一些明显的损伤，但是对于隧道结构内部的潜在问题可能无法及时发现。
2.非接触式监测技术：随着科技的不断进步，一些非接触式监测技术也被应用于隧道结构的健康监测中。
例如，激光扫描技术可以生成隧道结构的三维模型，通过与历史模型对比，可以判断结构的变形情况；红外热像仪可以检测隧道的温度变化等。
桥梁隧道健康检测及智能管理系统现状与发展
桥梁隧道健康检测及智能管理系统现状与发展摘要：桥隧作为城市交通基础设施中的生命线节点，在我国的交通运输事业发展中起到举足轻重的作用。
当前如何在运营期间进行有效的桥隧管理与维护，以保证其在运营期间的使用寿命和安全性能，是21世纪桥隧建设的重大挑战。
基于此，本文对桥隧健康检测及智能管理系统现状与发展进行了综述。
关键词：桥隧；健康检测；智能管理系统引言传统的桥隧评估，主要是采用简单的人工方法，对桥隧进行检测、监控，并提出相应的加固与维修意见，这些技术方法已不能适应当前桥隧养护工作的需要，也很难对突发事故进行有效的预防。
随着现代信息技术和传感器技术的不断涌现，桥隧健康监测与智能管理系统的出现，可以对桥隧的运行状况进行实时测量，为桥隧的安全运行提供科学的数据和技术依据。
大型桥隧结构健康监测与智能管理是提高桥隧运行状态，确保桥隧服务质量的重要手段。
目前，桥隧健康监测的理论和技术已经引起了学术界、工程界和管理部门的广泛重视。
一、我国桥隧健康监测与智能管理系统的发展现状近20年来，我国桥隧技术发展迅速，目前已建成100余座大跨径桥梁。
大跨径桥梁具有结构轻、跨径大、超静定、难以辨识结构状态等突出特征。
而大跨径桥梁是整个运输体系的核心，它的安全性与运行是非常关键的。
因此，在施工过程中，需要加强对桥隧的维护与管理。
大跨径桥梁在运行过程中会受到爆炸、船撞、重载车流等多种环境因素的影响，以及由各种复杂因素引起的结构耐久性问题，因此，必须建立一套行之有效的监测系统来对其进行实时的监控，提出优化管理与维修的具体措施，确保其运行的安全稳定性。
因此，桥隧健康监测与智能管理系统就应运而生了。
目前，全国共有140多座桥隧涉及不同的桥型中安装了健康监测与智能管理系统。
本文归纳总结了五个方面的特征及发展方向：一是多传感器，具有明显的经济性[1]。
一般说来，大跨径桥梁的健康监测与智能管理系统中，传感器设备至少100台，其成本占桥隧总成本的0.5%至1.0%；二是为了进行桥隧的管理与维修，桥隧的监控是为了获取桥隧的实时状况，以便对其进行最优的管理与维修，保证其工作的正常进行；三是监测系统必须是可替换的和可维修的；四是监测系统向施工阶段扩展，构成了桥隧建设和运行的综合监测系统；五是尽管桥隧监控能够实现自动化、智能化，但要对其监测结果进行评估，必须要有桥隧专业人员的参与，才能对其进行精确的评估。
土木工程中的结构健康监测技术进展
土木工程中的结构健康监测技术进展在现代土木工程领域，确保建筑物、桥梁、隧道等结构的安全性和可靠性至关重要。
结构健康监测技术作为一种有效的手段，能够实时、连续地获取结构的状态信息，及时发现潜在的问题和损伤，为结构的维护、修复和管理提供科学依据。
近年来，随着科技的不断进步，结构健康监测技术取得了显著的进展，为土木工程的发展带来了新的机遇和挑战。
一、结构健康监测技术的基本概念和原理结构健康监测技术是指利用各种传感器和监测设备，对土木工程结构的物理参数（如位移、应变、加速度、温度等）进行实时测量和采集，通过数据分析和处理，评估结构的健康状况和性能。
其基本原理是基于结构的力学特性和物理规律，通过监测结构在不同荷载和环境条件下的响应，来推断结构的内部状态和可能存在的损伤。
常见的传感器类型包括应变传感器、位移传感器、加速度传感器、光纤传感器等。
这些传感器能够将结构的物理量转化为电信号或光信号，通过数据采集系统传输到计算机进行处理和分析。
同时，为了实现对大型结构的全面监测，还需要采用分布式传感器网络和无线传输技术，提高监测的效率和覆盖范围。
二、结构健康监测技术的主要应用领域1、桥梁工程桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，承受着车辆荷载、风荷载、地震等多种作用。
通过在桥梁上安装传感器，可以监测桥梁的变形、应力分布、振动特性等，及时发现桥梁结构的损伤和劣化，为桥梁的维护和管理提供决策依据。
例如，一些大型斜拉桥和悬索桥采用了结构健康监测系统，对桥梁的索力、主梁位移等关键参数进行实时监测，保障了桥梁的安全运营。
2、高层建筑高层建筑在风荷载和地震作用下容易产生较大的变形和振动。
结构健康监测技术可以用于监测高层建筑的位移、加速度、风振响应等，评估结构的抗风抗震性能，为结构的设计优化和安全评估提供数据支持。
此外，通过监测建筑物在使用过程中的沉降和倾斜情况，可以及时发现不均匀沉降等问题，采取相应的措施进行处理。
3、隧道工程隧道在施工和运营过程中面临着地质条件复杂、地下水压力等多种风险。
隧道结构健康监测(PPT文档)
3.1 位移计
在围岩内部位移监测中使用的传感器是位移计。位移计 适用于长期埋设在水工结构物或土坝、土堤、边坡、隧道等 结构物内，测量结构物深层多部位的位移、沉降、应变、滑 移等，并可同步测量埋设点的温度。
振弦式位移计工作原理：
当被测结构物发生位移变形时将会通过多点位 移计的锚头带动测杆，测杆再拉动位移计的拉杆产 生位移变形。位移计拉杆的位移变形传递给振弦转 变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。 电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经 电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的变形 量。振弦式多点位移计可同步测量埋设点的温度值 。
空气质量监测 瓦斯浓度监测 温度监测 通风监测
空气质量监测
• 空气质量检测仪设置位置与台数应根据通 风 方式及烟雾浓度分布特征确定
瓦斯浓度监测
• 瓦斯传感器安装位置与台数应根据通风方 式及煤层分布确定
温度监测
• 温度传感器布设可以根据隧道等级、长度 及是否穿过高温地层等确定。
通风监测
隧道结构健康监测
2015.06.24
一，研究的目的 二，结构特点 三，隧道监测的项目及所选仪器介绍 四，结构健康检测系统构成
一 研究目的
隧道在运营过程中，由于受到材料退化、地震、人为因 素等影响会发生隧道主体结构的损坏和劣化。若不及时 检测和维修，将会导致很大的破坏和坍塌，带来的损失 也是非常巨大的。所以对运营期隧道进行实时监测，及 时高效地保证隧道主体结构的安全是必要的。
单价 1500 1500 3600 5400 1000
3.3 振弦式表面应变计
初衬钢拱架应变监测中用到钢弦式表面应变计。表面 应变计适用于长期安装在水工建筑物或其他混凝土结构物 （如梁、柱、衬砌）表面，测量埋设点的线性变形（应变 ）与应力，同时可兼测埋设点的温度。
运营隧道常见病害处治及监测技术分析
运营隧道常见病害处治及监测技术分析运营隧道作为城市交通建设的重要组成部分，其安全稳定的运行对城市交通运输起着至关重要的作用。
为了保障运营隧道的安全，必须建立完善的运营管理体系和隧道病害检测和处理技术。
本文将针对运营隧道常见病害的处治和监测技术进行分析。
一、运营隧道常见病害（一）渗水渗水是运营隧道最常见的病害，主要表现为隧道内壁面、坑道、排水沟等处出现渗水问题。
造成渗水的原因可能是地下水位过高，地基松散不稳定，隧道结构设计不合理等等。
如果隧道管理不及时进行处理，渗水将不断扩大，导致隧道结构的损坏，降低运营安全性。
（二）裂缝隧道裂缝主要是由于隧道内部的温度和湿度等因素引起的，也有可能由于施工过程中或者地质因素引起。
隧道裂缝的扩大会导致隧道结构的破坏和安全隐患。
因此，裂缝的及时修补是很重要的。
（三）沉降隧道沉降是因为土壤的沉降而导致的，通常来说是由于隧道设计不合理或土壤固结不足引起的。
过度的沉降可能会对隧道结构造成严重的伤害，甚至会导致隧道的坍塌。
（四）冰冻在寒冷的冬季，隧道内部温度低于零度，很容易开始结冰。
冰块在积累之后，将托起路面，造成隧道路面的严重损坏。
除了对路面的破坏，结冰还会导致隧道内部的交通瘫痪和严重的安全隐患。
二、隧道病害处治技术隧道内的渗水是由于隧道外部地基渗透在隧道内部而引起的。
隧道的渗水处理需要在渗水范围、渗水速度、渗水压力、水质等方面进行综合评估，然后采用合适的渗水处置技术来处理。
常见的渗水处理技术包括喷浆加强法、堵漏钢板法、注浆法、混凝土垫层法等等。
隧道裂缝的大小和深度不同，治理方式也不同。
一般情况下，草坪法、双向梁法、立泵灌浆法和膨胀水泥法可以有效地进行治理。
大型的裂缝可以采用注浆技术或者使用结构胶粘剂进行修复。
隧道沉降需要及时进行处理，以确保隧道的正常运行。
修复方式包括加厚区域的路面、增加支撑及加固基础等。
针对隧道结冰问题，可以通过增加通风设备、加热管道以及布置地暖设备等措施来处理。
运营隧道病害检测及治理措施
运营隧道病害检测及治理措施摘要：随着我国交通行业的发展，具有显著运输优点的隧道工程得到快速发展，特殊的水文地质情况导致隧道在运营期间出现渗漏水、衬砌裂缝、衬砌脱落等各种病害情况，这些病害严重影响隧道在运营期间的安全性，针对不同的隧道病害，合理利用检测仪器设备会预防各种的隧道病害，确保隧道在运营期间的安全性。
关键词：隧道；运营；病害；检测仪器隧道运营期间常见病害有渗漏水、衬砌裂缝、衬砌腐蚀、衬砌脱落、空气污染等，这些病害会损害隧道的结构，影响隧道运营期间的安全性。
使用合适的检测设备检测隧道病害的情况，做出治理措施，有效的减少隧道运营过程中产生的病害。
1 运营隧道病害隧道在运营期间会产生渗漏水（水害）、衬砌损裂、衬砌腐蚀、衬砌冻害、震害、洞内空气污染及火灾等病害。
这些病害会影响隧道的安全性、舒适性，影响隧道的运营情况，病害的持续发展还会引起隧道结构的整体稳定性，有巨大的危险隐患。
1.1 隧道水害隧道水害是指在隧道修建和运营过程遇到的水的干扰和危害，是最常见的隧道病害。
主要指运营隧道水害。
隧道水害的成因是修建隧道，破坏了山体原始的水系统平衡，隧道成为所穿过山体附近地下水集聚的通道。
当隧道围岩与含水地层连通，而衬砌的防水及排水设施、方法不完善时，就必然要发生隧道水害，隧道水害也是隧道运营过程中最常见的病害之一，它会严重影响隧道内行车的安全，并且长时间的渗水会对隧道的结构产生影响。
1.2 衬砌损裂由于形变压力、松动压力作用、地层沿隧道纵向分布及力学性态的不均匀作用、温度和收缩应力作用、围岩膨胀性或冻胀性压力作用、腐蚀性介质作用、施工中人为因素、运营车辆的循环荷载作用等，使隧道衬砌结构物产生裂缝和变形，影响隧道的正常使用，统称为隧道衬砌裂损病害。
隧道的衬砌损裂容易造成隧道内产生纵向或者横向的裂隙，裂隙的发展导致衬砌里面的钢筋暴露到空气当中，导致钢筋锈蚀，影响隧道衬砌的使用寿命，增加了后期隧道养护的成本。
1.3 衬砌腐蚀隧道的衬砌腐蚀主要分为物理性侵蚀和化学性腐蚀两类，影响衬砌腐蚀的主要因素主要包括衬砌混凝土的质量和水泥的品质，渗流到衬砌内部的环境水含侵蚀性介质的种类和浓度，环境的温度和湿度等自然条件。
沉管隧道结构健康监测技术
ＩＳＳＮ１００６－７１６７ＣＮ３１－１７０７／ＴＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＩＮＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ第３９卷第１２期 Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１２２０２０年１２月Ｄｅｃ．２０２０ 沉管隧道结构健康监测技术鲍轶洲１， 沈永芳２，３， 吕金良１， 王兆卫３（１．广州市中心区交通项目管理中心，广州５１００３０；２．上海交大海洋水下工程科学研究院有限公司，上海２００２３１；３．上海交大海科检测技术有限公司，上海２００２３１）摘 要：运营期沉管隧道受水流冲刷、覆盖层淤积、基础沉降、车流等外部可变荷载的反复作用，水中沉管段长期处于复杂的弯、扭、拉、压状态，受力状况复杂，隧道健康状况是运营养护关注的重点。
基于广州车陂路 新蟯东路隧道工程，研究典型的沉管隧道结构健康监测技术，主要内容包括：①水中沉管段整体不均匀沉降实时监测技术；②沉管管节接头纵向张开量、上下错位及水平错位三向位移实时监测技术；③沉管管节接头竖向剪切键间内力实时监测技术；④沉管管节接头ＰＣ拉索应力实时监测技术；⑤管顶覆盖层冲淤变化定期检测技术。
通过研究，确定沉管隧道结构重点监测项目及其监测方法、监测点数量和监测点布设位置，为沉管隧道结构健康监测的实施及隧道运营养护提供参考。
关键词：沉管隧道；运营养护；结构健康监测；车陂路 新蟯东路隧道中图分类号：Ｕ４５７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６－７１６７（２０２０）１２－００５１－０５ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＩｍｍｅｒｓｅｄＴｕｎｎｅｌＢＡＯＹｉｚｈｏｕ１， ＳＨＥＮＹｏｎｇｆａｎｇ２，３， Ｌ Ｊｉｎｌｉａｎｇ１， ＷＡＮＧＺｈａｏｗｅｉ３（１．ＧｕａｎｇｚｈｏｕＤｏｗｎｔｏｗｎＴｒａｆｆｉｃＰｒｏｊｅｃｔＬｅａｄｅｒｓｈｉｐＧｒｏｕｐＯｆｆｉｃｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，５１００３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３１，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＨｉｋｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｍｍｅｒｓｅｄｔｕｎｎｅｌｉｓｉｎａｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｓｔａｔｅｏｆｂｅｎｄｉｎｇ，ｔｗｉｓｔｉｎｇ，ｐｕｌｌｉｎｇａｎｄｐｒｅｓｓｉｎｇｆｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｒｅｐｅａｔｅｄａｃｔｉｏｎｏｆｅｘｔｅｒｎａｌｖａｒｉａｂｌｅｌｏａｄｓｓｕｃｈａｓｗａｔｅｒｅｒｏｓｉｏｎ，ｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｍｍｅｒｓｅｄｔｕｎｎｅｌｉｓｔｈｅｋｅｙｐｏｉｎｔｏｆｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｉｍｍｅｒｓｅｄｔｕｎｎｅｌｂａｓｅｄｏｎＣｈｅｂｅｉ ＸｉｎｊｉａｏＲｉｇｈｔＲｏａｄＴｕｎｎｅｌ，ｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｌｕｄｅｓ：ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆｗｈｏｌｅｉｍｍｅｒｓｅｄｔｕｎｎｅｌ；ｔｈｒｅｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｅｌｅｍｅｎｔｊｏｉｎｔ；ｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｓｈｅａｒｋｅｙ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｔｒｉｃｔｏｒ；ｅｒｏｓｉｏｎａｎｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ．Ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓａｎｄｏｐｔｉｍａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｎｓｏｒ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｄｅｃｉｓｉｏｎｏｆｉｍｍｅｒｓｅｄｔｕｎｎｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｍｍｅｒｓｅｄｔｕｎｎｅｌ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；Ｃｈｅｂｅｉ Ｘｉｎｊｉａｏｒｉｇｈｔｒｏａｄｔｕｎｎｅｌ收稿日期：２０２０ ０６ ２５作者简介：鲍轶洲（１９７９－），女，内蒙古科尔沁人，硕士，高级工程师，主要从事市政工程项目技术管理研究。
结构健康监测新技术
结构健康监测新技术结构健康监测是指通过对建筑物、桥梁、隧道等工程结构进行实时、连续的监测和评估，以确保其安全运行和延长使用寿命的技术手段。
随着科技的不断发展，结构健康监测领域也涌现出了许多新技术，这些新技术在监测效率、准确性和实用性方面都取得了显著的进步，为工程结构的安全运行提供了更加可靠的保障。
本文将介绍几种目前应用较为广泛的结构健康监测新技术。
一、无损检测技术无损检测技术是一种通过对结构进行非破坏性检测来评估结构健康状况的方法。
这种技术可以在不影响结构完整性的情况下，实时监测结构的变化情况，及时发现潜在的缺陷和损伤。
目前，常用的无损检测技术包括超声波检测、红外热像检测、电磁检测等。
这些技术可以对结构的内部和表面进行全面检测，提供准确的结构健康信息，帮助工程师及时制定维护计划，保障结构的安全运行。
二、传感器技术传感器技术在结构健康监测中起着至关重要的作用。
传感器可以实时采集结构的振动、温度、应力等数据，通过数据分析和处理，评估结构的健康状况。
目前，随着传感器技术的不断创新，出现了许多新型传感器，如光纤传感器、MEMS传感器等。
这些传感器具有体积小、响应速度快、精度高等优点，可以更好地满足结构健康监测的需求，为工程结构的安全运行提供可靠的数据支持。
三、大数据与人工智能技术大数据与人工智能技术的应用为结构健康监测带来了革命性的变革。
通过对海量数据的采集、存储和分析，结合人工智能算法，可以实现对结构健康状态的实时监测和预测。
大数据技术可以帮助工程师更好地理解结构的运行情况，及时发现异常，预防事故的发生。
人工智能技术则可以通过模型训练和学习，提高结构健康监测的准确性和效率，为结构的安全管理提供更加智能化的解决方案。
四、无人机技术无人机技术在结构健康监测中的应用也越来越广泛。
无人机可以搭载各种传感器，对高空、难以接近的结构进行全方位的监测。
通过无人机，工程师可以实时获取结构的影像数据、热像数据等，对结构的健康状况进行全面评估。
隧道监测方案
隧道监测方案随着城市交通的发展和扩张，隧道在现代都市生活中扮演着重要的角色。
它们不仅能够提供方便快捷的通行方式，还能有效减少交通拥堵和空气污染。
隧道的建设和运营管理是一个庞大而复杂的系统工程，其中一个重要的方面就是隧道监测。
隧道监测方案的设计和实施，对于确保隧道的安全性和正常运行起着至关重要的作用。
首先，隧道监测方案需要包括对隧道结构的实时监测。
隧道结构的稳定与安全直接关系到车辆和行人的通行安全。
通过使用各种传感器，如应变计、位移计和振动传感器等，可以对隧道结构进行全天候、全时段的监测。
这些传感器可以实时采集隧道结构的变形和震动数据，通过数据分析和处理，在隧道出现结构变形或破损前就能够预警并及时采取措施，保证隧道的安全运营。
其次，隧道监测方案还需要对隧道内部的环境参数进行监测。
隧道内的空气质量、温度、湿度等参数对人们的健康和舒适都有很大影响。
通过安装气体传感器和环境监测设备，可以实时监测隧道内空气质量的变化，及时发现并消除污染源，保证隧道内空气清新。
同时，对隧道内的温度和湿度进行监测，能够及时调整通风设备，确保乘车人员的舒适度。
此外，隧道监测方案也应包括对隧道灯光和通风设备的监控。
隧道通常需要提供充足的照明和通风，以保证行车可靠性和人员安全。
通过安装光感应设备和烟雾传感器，监测光照强度和烟雾浓度，可以实现自动控制隧道灯光和通风设备的开关。
当环境光线不足或有烟雾产生时，系统会自动调整灯光亮度和通风量，提供良好的视觉和空气环境。
这不仅可以提高能源利用效率，还能够减轻工作人员的负担。
最后，隧道监测方案还需要考虑交通流量和事故监测。
通过安装车辆流量计和事故监测设备，可以实时监测车辆通过的数量和速度。
这样的信息对于道路交通管理和事故处理具有重要意义。
当交通拥堵或事故发生时，监测系统能够提供及时的报警和指导，帮助交通管理部门采取措施疏导交通和处理事故，保障道路畅通和行车安全。
总之，隧道监测方案是保障隧道安全和正常运行的重要手段。
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系统示意图
图像传感器 位移测量
基于光纤传感技术的监测
应用：近年来，一些新式传感技术在隧道监测领域得 到发展，尤其是光纤传感技术引起人们关注。美国、 德国、英国等都在致力于该技术的研究，国内对其研 究相对较晚。
局限：由于光纤非常脆弱,岩土工程变形复杂，因此传 感光纤的合理布设是检测成功与否的关键；另外，光 纤目前的分辨率只能达到1 m，这对实际工程来说是 远远不够的.鉴于以上种种原因，采用光纤技术进行健 康监测尚未在实际大型土木工程中得到推广应用。
表4 钢弦式土压力计型号及价格
序号 1 2
公司 南京葛南实业有限公 司 北京卓川电子科技有 限公司
功能 土压力计 土压力计
型号 VWE系列 SS.55-BFE
单位 支 支
单价 700 1000
3.5 锚杆轴力计
振弦式轴力计，又称反力计，是一种振弦式载重 传感器，具有分辨力高、抗干扰性能强，对集中载荷 反应灵敏、测值可靠性好等优点，能长期测量基础对 上部结构的反力，对钢支撑轴力及静压桩实验时的载 荷。 若加装温度传感器可同步测量安装点的温度。
表2 振弦式位移计型号及价格
序号 1 2 3 4 5
公司 南京葛南实业有限公司 南京葛南实业有限公司 南京葛南实业有限公司 南京葛南实业有限公司 北京卓川电子科技有限公司
功能 裂缝计 测缝针 2向测缝针 3向测缝针 表面裂缝计
型号 VWD-20J VWD-20J VWD-50J VWD-50J GK-4420
基于图像传感技术的监测
原理：数字图像处理技术也在地铁隧道变形监测 中有所应用，即通过对隧道内定点放置的目标光 源进行拍摄所得图像进行预处理，再对目标光源 轮廓进行提取，然后通过图像二值化提取边界， 最后通过计算目标光源圆心的位置变化得出地铁 隧道纵向的变形量。
应用：周奇才等人在 2009 年提出利用数字图像处理技 术对地铁隧道变形进行监测的方案，通过对数字图像进 行平滑、锐化、腐蚀、膨胀、去噪等预处理，进而计算 光源位置变化并得出地铁隧道纵向的变形量。实验结果 表明，该方法在地铁隧道变形检测系统中得到的隧道变 形量比较精确、可靠。 局限：由于运营地铁隧道内环境恶劣,情况复杂,因此对 目标光源的数字图像数据的分析、识别以及目标光源圆 心位置的计算是十分困难的。
隧道运营期结构健康监测
韩宗彪 学号:201221080220 宁 鹏 学号:201221080221 2013.05.23
一，研究的目的
二，国内外的研究现状及发展趋势 三，隧道监测的项目及所选仪器介绍
四，超声波测距技术
一 研究目的
隧道在运营过程中，由于受到材料退化、地震、人为因 素等影响会发生隧道主体结构的损坏和劣化。若不及时 检测和维修，将会导致很大的破坏和坍塌，带来的损失 也是非常巨大的。所以对运营期隧道进行实时监测，及 时高效地保证隧道主体结构的安全是必要的。
国内外主要隧道变形监测方法
接触测量 非接触测量
变形监测，就是利用测量与专用仪器和方法监测 变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时 间特征。 测量方法主要可分为接触式测量和非接触式测量 两种。
接触测量
接触式测量需人工安装倾斜仪在隧道内壁的不同 位置来获得倾斜角和变化，如收敛尺、巴赛特收 敛系统等监测方法。
特点：此类方法能够直接量测隧道特定位置、区 段的形变，但人力、财力成本极高，监测周期较 长，在效率和资源利用等方面都不再符合当今地 铁隧道监测的实际应用要求和发展需求，因此对 此类方法的研究在近几年已经趋于停滞。
非接触测量
基于激光测距技术的监测 基于图像传感技术的监测
基于光纤传感技术的监测
裂缝计
振弦式表面应变计
钢弦式压力盒
锚杆轴力计
监测所用所用仪器
目前隧道运营监测中采用的传感器系统有：差动电 阻式传感器系统、振弦式传感器系统及光纤光栅传感器 系统。其中振弦式传感器属于非电量测量，基本不受接 引线长度影响，信号传输距离可达一公里，经特殊处理 ，信号可传输数公里。并且其结构简单，长期稳定性好 ，易于实现自动化。拟采用振弦式传感器系统作为隧道 运营期结构健康监测的主要使用传感器。
在国内,王秀美、曾卓乔于2001年开发了一种用于监 测运营期间对周边位移进行监测的新技术。
黄腾、张书丰于2004年结合南京地铁一号线隧道下穿公路 隧道的具体工程实践,探讨了两种不同类型隧道的监测技术,分 析了隧道穿越公路隧道过程中监测数据的变化规律,用于工程实 践,保证了隧道结构和周边环境的安全。
单位 支 支 组 组 台
单价 1500 1500 3600 5400 1000
3.3 振弦式表面应变计
初衬钢拱架应变监测中用到钢弦式表面应变计。表面 应变计适用于长期安装在水工建筑物或其他混凝土结构物 （如梁、柱、衬砌）表面，测量埋设点的线性变形（应变 ）与应力，同时可兼测埋设点的温度。
钢弦式表面应变计工作原理： 当结构物受力或因温度变化发生线性伸缩变形时 ，与结构物刚性固连的应变计产生同步变形，通过前 、后端座传递给振弦使其产生应力变化，从而改变振 弦的固有振动频率。激励与信号拾取装置激励振弦使 其发生谐振，同时拾取其振动频率信号，此信号经电 缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的线性改变 量，此改变量与仪器标称长度的比值即为应变量。
韩国在高速铁路(HSR)隧道安装了健康监测系统,对内部衬 砌形变、喷射混凝土应力、地下水水位以及其它问题进行实 时监测或周期性监测
LeeJ.S.于2004年利用健康监测系统采集的隧道变形 数据,通过一种新的系统识别方法来判断隧道的损伤和损 伤部位。
瑞士Aembe Measuring Technique公司研制了一套 全自动隧道断面收敛及投射系统TMS。它是由Leica TPS激光全测站仪加上伺服马达驱动定位装置,再配合 即时收敛及投射软件组成.
二 国内外的研究现状及发展趋势
国内外研究现状 国内外主要隧道变形监测方法 隧道监测的发展趋势
国内外研究现状
国内外的一些专家在隧道的监测方面做了大量的工作,为隧 道的监测提供了很好的借鉴和参考。 在国外,荷兰于2000年对Botlek铁路隧道施工过程进行了土 木衬砌结构特性以及隧道动力现状等方面的监测,并将隧道施 工过程大量的监测数据用于指导施工。
图2 初衬钢拱架应变测点布衬钢筋铺设完毕未浇注混凝土前截断待测位置的钢 筋，将传感器串联在钢筋上，作相关防护并将线路引出即 可。或者也可以选用压力盒。将压力盒埋设在一次衬砌和 二次衬砌之间，对其结构内应力进行检测。 结合地质条件 ，在代表性地段设断面，测点布设如图3所示。
图1 围岩内部位移测点分布示意图
二、裂纹监测
裂纹监测，是对裂纹监测，是对隧道裂纹的发展变 化进行观测。根据隧道裂纹调查资料，结合隧道实际情 况，在隧道布置合适数量的裂纹计对有发展迹象的裂纹 进行监测。
三、初衬钢拱架应变监测
初衬钢拱架作为隧道主要的承重结构，测量其应变， 可以掌握隧道围岩的稳定性。一般每10榀钢拱架设一断而 ，每根钢拱架沿水平中性轴位置左右对称安装2个钢弦式 表面应变计，如图2所示。
FBG应变监测系统图
隧道监测的发展趋势
针对目前隧道监测系统存在的不足，未来的发展 趋势主要体现在以下几个方面：
(1) 采用高精度、环境适应能力强、自动化程度高、可 操作性强的测量仪器和自动化的隧道实时监测系统； (2) 研究出实用性强、可靠性高的数据处理方法， 以提高预测结果的准确度；
(3) 充分利用信息技术、计算机技术、数据库技术、网络 技术和虚拟现实技术．开发出功能完备、安全性高、实用 性强、可视化程度高、可维护性好、可移植性强等的隧道 监测信息管理系统，包括3维可视化平台和虚拟现实平台.
基于激光测距技术的监测
应用：目前所采用的非接触测量的方法多数基于激光 测距技术。其中三维激光扫描仪无需设置反射棱镜、 无接触测量，能高密度、高分辨率获取扫描物体的海 量点云数据，同时对环境光线、温度都要求较低，因 此三维激光扫描作为隧道变形监测的新方法是比较理 想的。 局限：但是由于价格特别昂贵，只能用于特定重点项 目进行监测，无法普遍用于所以隧道。
支
1000
3.4钢弦式压力盒
二衬结构内应力监测中使用的传感器是钢弦式压力盒 。压力盒应用于岩土工程中进行介质内应力测量，如围岩 与支护结构之间、喷射混凝土于现浇混凝土之间的接触应 力监测。压力盒种类有钢弦式压力盒、油腔压力盒等类型 ，常用钢弦式压力盒。
钢弦式压力盒工作原理
当被测结构物土应力发生变化时，土压力计感应 板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形，变形 传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的 振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频 率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物 的压应力值。
三，隧道监测的项目及所选仪器介绍
监测项目介绍
监测所用仪器介绍
监测项目
围岩内部位移监测
裂纹监测
初衬钢拱架应变监测
二衬结构内应力监测
锚杆轴力监测
一、围岩内部位移监测
围岩内部位移监测，是通过位移计量测围岩 不同深度的轴向位移，据此分析判断隧道围岩位 移的变化范围和松弛范围，预测围岩稳定性，为 修改锚杆支护参数提供依据。该检测项目所用传 感器为位移传感器。根据地质条件，量测断而应 选在典型构造地段及埋深较大或较浅地段，一般 每隔100 m设置一个断而，断层带每隔50 m设置一 个断而，其余地段断而间距可适当加大，但须保 证沿每类围岩至少有一个断而，测点布设情况见 图1。
表1 振弦式位移计型号及价格
序 号 1 2 3 4 5 6 公司 南京葛南实业有限公司 南京葛南实业有限公司 南京葛南实业有限公司 南京葛南实业有限公司 南京葛南实业有限公司 金坛市华城凯盛土木工 程材料厂 功能 位移计（智能） 位移计（智能） 位移计（智能） 2向位移计 3向位移计 位移计 仪器型号 VWD-20 VWD-50 VWD-100 VWD-50 VWD-50 DCE0530 支 支 支 组 组 支 单位 单价 1500 1800 2100 3600 5400 800