水底大直徑盾構(gòu)隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)研究與應用.pdf

1、隨著國內(nèi)水下大直徑盾構(gòu)隧道的相繼建設，上海崇明越江隧道、南京緯七路長江隧道等復雜環(huán)境下大直徑盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)健康問題引起了隧道同仁的重視，并參考結(jié)構(gòu)、橋梁健康監(jiān)測的經(jīng)驗進行了研究和實施，盾構(gòu)隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)化、集成化研究已經(jīng)逐步展開，但仍處于起步階段。本文結(jié)合南京緯七路、緯三路過江通道，通過理論分析、數(shù)值模擬和工程應用相結(jié)合對水底大直徑盾構(gòu)隧道健康監(jiān)測的方法和技術(shù)進行了研究，取得了一系列有意義的成果:
　　1)采用數(shù)值模擬，應用“荷

2、載—結(jié)構(gòu)”和“地層—結(jié)構(gòu)”模型對管片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行了計算研究，論證了水底大直徑盾構(gòu)隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)建設的必要性，研究了不同因素對隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。
　　2)通過數(shù)值模擬，分析了影響盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的下臥土層變化、覆土厚度變化、河床高差變化及隧道縱坡等不利條件下的結(jié)構(gòu)安全性問題，并研究了各種典型場地條件下的隧道、圍巖的地震響應。
　　3)依據(jù)理論分析結(jié)果和水底盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的特點，確定了結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)和易發(fā)生破壞的位置，由此

3、確定了健康監(jiān)測的內(nèi)容和重點，為隧道結(jié)構(gòu)健康狀況評估體系的評價指標提供監(jiān)測實體，并提出了各指標閥值的確定方法，建立系統(tǒng)化的評價模型、指標和評價方法。
　　4)提出了以光纖光柵傳感器為主的健康監(jiān)測儀器系統(tǒng)，由光纜傳輸系統(tǒng)連接組網(wǎng)形成了傳感測試網(wǎng)絡，將所有的現(xiàn)場傳感器信號匯集到監(jiān)控中心，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和傳輸。根據(jù)傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和預處理系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)和信息，評估系統(tǒng)進行科學分析和客觀評估，實現(xiàn)對隧道結(jié)構(gòu)的整體安全性、耐久性和正常

4、使用性做出科學評價，為隧道管理者提供維護決策依據(jù)。
　　5)通過建立有限元計算分析模型，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對計算結(jié)果進行校核，保證計算與實際相吻合，并根據(jù)結(jié)構(gòu)計算分析的結(jié)果和長期測試數(shù)據(jù)的規(guī)律性分析設置相應的響應閾值確定了預警、報警級別及控制值，同時從國內(nèi)外大直徑水底盾構(gòu)隧道建設經(jīng)驗、試驗成果、理論分析、專家系統(tǒng)、層次分析法和模糊理論綜合確定出各項評估指標的權(quán)值，但是受地質(zhì)條件的影響，隧道結(jié)構(gòu)健康狀況評估和診斷是一個動態(tài)的、長期的過程

5、，需要持續(xù)的研究和探索。
　　6)采用如SQLSERVER或ORACLE等大中型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以圖形的方式顯示健康狀況監(jiān)測數(shù)據(jù)的規(guī)律和變化趨勢，實現(xiàn)相應的報表輸出及查詢系統(tǒng)，以方便管理層、專家進行數(shù)據(jù)分析，從而對結(jié)構(gòu)狀況及工程壽命提出相應結(jié)論。
　　7)通過對兩個工程實例的分析，提出了軟件設計總體框架和工作流程，實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)的采集、分析及對隧道結(jié)構(gòu)的安全性進行分析、評估，預判隧道結(jié)構(gòu)的安全性。數(shù)據(jù)分析結(jié)果直接服務于二個工程的