科创中国
一种隧道监测方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-11 10:37:40
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-09-28 15:50:49
本申请涉及一种隧道监测方法，所述方法包括确定隧道的监测段，获取所述监测段的外力分布信息，并确定监测段中的管片外力最大处；对隧道的监测段整体进行有限元静力仿真分析，得到所述监测段受外部静载荷的内力分布信息；对隧道的监测段整体进行有限元动力仿真分析，得到所述监测段受外部动载荷时不同位置处管片的加速度分布信息；基于所述内力分布信息和加速度分布信息，得到所述监测段的应力最大处和管片加速度最大处；将监测传感器分别设置于所述管片外力最大处、应力最大处和管片加速度最大处，获得所述监测传感器的监测数据。本发明有效地监测隧道薄弱环节的应力和振动情况，同时提供地下隧道健康长期监测和外部恶意开挖等危险预警。
一种隧道监测方法，其特征在于，所述方法包括：
确定隧道的监测段，获取所述监测段的外力分布信息，并确定监测段中的管片外力最大处；
对隧道的监测段整体进行有限元静力仿真分析，得到所述监测段受外部静载荷的内力分布信息；
对隧道的监测段整体进行有限元动力仿真分析，得到所述监测段受外部动载荷时不同位置处管片的加速度分布信息；
基于所述内力分布信息和加速度分布信息，得到所述监测段的应力最大处和管片加速度最大处；
将监测传感器分别设置于所述管片外力最大处、应力最大处和管片加速度最大处，获得所述监测传感器的监测数据。
随着经济发展，城市化进程的加快及现代化建设，地铁越来越成为人们生活和城市的重要组成部分，其安全问题不可避免成为重大话题。由于地铁隧道多处于地下，空间封闭，人群密集，且使用年限一般长达几十年之久，遇到不规范施工或者隧道结构失稳引起的塌陷，错台等灾害时，如果不能及时发现甚至提前预警，将会造成危害。因此，对隧道结构的应力应变等参数变化和外界开挖等振动干扰进行实时监测十分有意义。
相关技术中，通过将光纤光栅传感器设置于隧道上，并通过其采集静态下的应变或动态冲击信息，并传送至控制平台，当控制平台监测到的数值超限时输出报警信号，以告知相关维修人员去故障的及时抢修处理，或提前做好防范措施，降低隧道出现坍塌等事故的概率。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
(1)申请提供的一种隧道监测方法，其首先基于有限元仿真，给出隧道应力监测的断面区间，监测到对到隧道最脆弱的断面和区间，并将应力应变传感器和振动传感器布设于隧道最脆弱的断面和区间，通过监测最脆弱断面和区间的情况，对隧道整体情况进行监测；
(2)申请提供的一种隧道监测方法，基于有限元仿真，给出上方非法施工给隧道结构带来的振动加速度最大位置，使得振动监测系统更敏锐的感知上方的施工行为；
(3)申请提供的一种隧道监测方法，应力应变传感器采用光纤传感技术，能够出色完成隧道结构的参数实时精准监测；分布式振动光缆设计采用螺旋钢管铠装振动光缆，对外界的微振动非常敏感同时适合恶劣的使用环境，提高了监测系统的普适性；
(4)申请提供的一种隧道监测方法，能够形成隧道结构参数监测网络，对隧道的监测包括振动、裂缝、张开、位移等数据，提高了监测系统的监测水平；
(5)申请提供的一种隧道监测方法，能够利用光纤传感技术的优势，实现隧道健康实时监测，并实现预警，并结合光纤传感技术能够实时有效地监测隧道结构薄弱环节的应力应变以及外部振动干扰情况，能够同时提供地下隧道健康长期监测和外部恶意开挖等危险预警。
技术合作
在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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