隧道运营期结构健康监测PPT课件

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国内外主要隧道变形监测方法
➢接触测量 ➢非接触测量
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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。
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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。
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FBG应变监测系统图
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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：
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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
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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
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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。
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
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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.
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。
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系统示意图
图像传感器 位移测量
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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。
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
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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
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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。
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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
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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。
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。
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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。
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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。
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图1 围岩内部位移测点分布示意图
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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。
(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.
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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。
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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