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《长安大学》 2010年
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隧道支护体结构健康监测技术研究

林强  
【摘要】:为了保障施工期隧道施工安全,超前或及时识别隧道施工过程中的相关风险,以便在施工管理中及时采取技术或管理手段,隧道健康监测(Tunnel Health Monitoring)技术正逐渐成为隧道施工、隧道安全管理领域的研究热点。 论文在分析隧道健康监测需求基础上,构建了隧道健康监测系统,发现实施隧道健康监测系统难点主要集中在支护体结构物中钢结构检测与隧道成洞后稳定性监测。随后,论文基于探地雷达技术,提出了更清晰识别混凝土构件内钢结构的无损监测方法;基于EEMD-小波包结合分析技术,建立了钢结构损害检测方法;集成激光-通讯-计算机技术,建立了隧道成洞后稳定性实时监测技术。提出的支护体监测技术,均进行了算例验证。论文主要创新点有: (1)针对隧道施工期安全的的重要性,提出了应用多种信号与化学成分检测的隧道施工健康监测系统,并对系统组成、功能、实现技术进行了设计。 (2)提出一种改进的参数估计方法,基于探地雷达对隧道支护体的扫描数据,通过振动回波信号的处理,实现对支护体隐蔽钢构件等的无损检测,并通过波形处置对照,验证了方法的有效性。 (3)提出了集成EEMD和小波包分析,进行隧道支护体内部钢构件损伤的成套方法。该方法基于应力波信号,对回波进行IMF分量分解和小波包能量分解计算,可以对结构体内钢结构等隐性材质的位置、损伤情况进行无损检测,算例表明方法可行的。 (4)建立了基于图像边缘及轮廓提取技术、跟踪技术实现的隧道激光变形监测实时监控系统,该系统通过地质不良地段激光发射与接收装置、无线与有线信息传输技术和计算机分析技术的集成,可实现观测点激光光斑的实时识别和位移检测功能,高精度观测隧道变形实时发展情况,验证算例表明相对于传统系统精度提高明显。 论文致力于最新信号技术与隧道工程实践的结合,符合我国和谐社会发展方向,在提高隧道施工期安全性和运营期安全性上具有实用价值。但由于时间和工程条件限制,这些新想法还需要结合工程实践,进一步完善。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

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