隧道结构健康监测的发展趋势（一）

《隧道结构健康监测的发展趋势（一）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、隧道结构健康监测的发展趋势（一）1.健康监测的目的意义和必要性隧道安全关系着人类生命安全和社会经济活动，由于隧道地质条件恶化、火灾、结构损伤、退化和火稳等造成的事故，严匝威胁着隧道的正常运营。隧道施工的安全问题引起了人们的密切关注，主要表现在以下方面：1）隧洞开挖的进口段：由于隧洞都是浅埋隧洞，口都存在边坡，导致该段围岩两面临空，加上爆破的影响导致围岩的自稳能力下降，支护结构受力存在一定的不确定性。2）构造带：由于围岩受构造影响，节理裂隙发育，无规律性，围岩的口稳性能极差，围岩多呈松散结构，断层带的影响宽度不确定，加Z水的影响，使得该段产生冒顶及垮塌的可能性加大。3）浅埋段：潜埋段

2、隧道围岩，在碳酸岩地层受水体溶蚀的影响较人，加Z围岩顶板较薄，出现冒顶的现彖可能性加大，加大了开挖及支护过程中的难度。4）岩溶发育段：由于岩溶发育地段很难查清岩溶的发育规模及范围，在开挖及支护过程中增加了不确定因素。5）地层走向不利地段：由于岩层的走向及倾角对围岩的H稳性能影响较大（如水平岩层）。6）含软弱夹层I罚岩：由于夹软弱夹层的用岩，多会出现冒顶及垮塌现象。7）水影响段：由于水体的存在，多会对层间结构面的力学指标有较大的不利影响，加之施工过程中对水体通道的改变产生的淘蚀作用，使得围岩的自稳性能恶化。8）软岩段（

3、韦I岩级别）：岩体自稳能力差，I羽岩开挖暴露示加解，遇水容软化。

4、9）含水层与相对隔水层交界处，而产生突涌泥现象。由于有以上不良地质情况的存在增加了隧洞在施工期间及运营期间安全隐患。为了确保隧道工程安全、及时预报险情，除了对隧道进行加固、维护Z外，对隧道工程的安全和稳定状态的监测和评估也十分重要。建立监测系统对隧道工程进行监测、评估和预测以趋利避害，已经成为现代隧道工程发展的迫切要求。此外，随着人们对工程施工过程和现役工程长期监测的重要性认识的不断深入，以及国家相关工程安全法规的实施，隧道工程监测得到了迅速发展，成为隧道工程的一个重要研究课题。2.隧道现阶段监测手段的弊端隧道工程监测一直是世界岩土工程界的难题，也是研究的热点，应用的理论和技术也多

5、种多样。理想的隧道工程监测系统应具冇以下特征：能及时处理监测数据，分析监测信息,随时掌握隧道的稳定状况，对可能出现的险情及时进行预警；为隧道结构健康状态的正确分析评价、预测预报及治理维护提供可靠的基础性数据，为决策部门制定相应的防灾减灾对策提供科学依据；监测结果也是检验隧道设计参数、工程质量及治理工程效杲的有效尺度，同时为进行有关的反分析和数值计算提供参数等。隧道结构健康监测的FI标应是在保证人力成本最低的前提下，対新建和已建的结构物进行测量、探伤和评估（WuZS,2003）o隧道结构健康监测的关键内容之一•就是数据采集。当前所需要的是一个能够从运营结构屮采集数据的有效方法，并对数

6、据进行处理和分析，做出稳定性、可靠性等方而的评价（ZongZH等，2002）o由于结构健康监测在人型基础工程中的广阔应用前景，各国都已经在积极开展该项技术的应用研究。在世界各国政府的支持和研究机构的努力下，结构健廉检测正逐渐成熟起来，并在航空航天、桥梁和建筑物等各领域取得了阶段性的成功，部分成果已经应用在了工程实践当中（WhekmMP等，2002）o相比而言，结构健康监测在隧道领域的发展，则明显滞后于桥梁等领域，这主要是隧道结构和岩土工程条件的复杂性和监测上的难度等因索造成的。隧道工程一般规模较大，属于线状工程，长达几公里到数十公里，往往穿越许多不同的环境空域和时域，工程条件常常比

7、较复杂，有时环境十分恶劣，因此要准确、快速、长距离、实时和大范围获得结构体的变形数据和变化规律并非易事，有赖于监测系统的先进性和功能，有赖于先进理论和方法的指导。目前对于工程质量和安全监测主要是通过对岩土和结构的丿应力、应变和温度等物理指标监测来实现的，英中尤以岩土体和结构的变形监测最为重要，因为变形是结构体在内外动力作用和人类工程活动作用下的一种棊本表现形式，是结构体在受内外作用后的外在综合反映，是分析结构体状态和安全的基本物理量。隧道结构健康监测主要集中在结构的位移、应变和沉降三个方而，常规的检测和监测技术和方法存在以卜•局限性：（1）均为点式的:点式的检测方法布点常带有随意性

8、，最危险的地方常可能被漏检，存在监测肓区；增加监测点数，虽然提高了结果的可靠性，但工作量和设备成木大为增加，考虑到经济和效率等因素，实际工程或研究项冃中也不可能无限布设各种检测探头或传感器；（2）工程环境差异性人：传统技术监测速度慢、效率低，需要专门的操作人员，而隧道工程条件常常比较复杂，传感器对温度、湿度、电磁场和其它环境因素敏感，常因传感器和仪器设备受潮、生锈而失效，其运作和维修成木高。因此，I•分盂要一种对环境因素影响小、耐久性和长期稳定性好的远程监测技术；（3