一种盾构法隧道结构隐蔽质量无损检测系统的制作方法

本实用新型属于隧道检测技术领域，具体涉及一种盾构法隧道结构隐蔽质量检测系统，主要面向于隧道结构体的检测。

背景技术：

传统的盾构法隧道结构体隐蔽部位的质量检测，常采用的是取样检测的有损检测方法，这种方法的检测效率和检测结果的可靠性都不高，且对隧道结构体造成破坏，可能引起严重的后果。

因此，迫切需要一种能够实时、准确，且不会破坏隧道结构体的检测系统。

技术实现要素：

根据现有的有损检测法的不足，本实用新型旨在提供一种能够实现盾构法隧道结构体隐蔽部位的快速精准检测和智能诊断，且不会破坏隧道结构体的无损检测系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种盾构法隧道结构隐蔽质量无损检测系统，包括：隐蔽部位扫描单元、分析诊断处理器；

隐蔽部位扫描单元包括管片压浆分布模型处理器、电磁波发射器和电磁波接收器；电磁波发射器具有电磁波发射天线，电磁波接收器具有电磁波接收天线；电磁波发射天线和电磁波接收天线紧贴管片壁布置；管片压浆分布模型处理器包括电磁波触发端口、信号接收端口；电磁波触发端口连接电磁波发射器，信号接收端口连接电磁波接收器；

分析诊断处理器的数据输入端连接管片压浆分布模型处理器的数据输出端；分析诊断处理器包括预置源数据模块，预置源数据模块包含管片压浆各特征数据；

其中，电磁波发射天线用于向壁后浆体发射电磁波，电磁波接收天线用于接收壁后浆体反射回的电磁波信号并通过电磁波接收器发送给管片压浆分布模型处理器；管片压浆分布模型处理器用于控制电磁波发射器与电磁波接收器的发射与接收，并根据反射回的电磁波信号计算处理得到管片压浆分布模型；

分析诊断处理器用于对检测数据进行分析计算，得到壁后浆体的各参数，以及将上述参数与预置源数据模块中的数据进行比较，生成诊断报告。

进一步地，还包括管片压浆分布模型存储器，管片压浆分布模型存储器的数据输入端连接管片压浆分布模型处理器。

进一步地，还包括显示器，分析诊断处理器设有图像输出端口，以连接显示器并输出诊断报告。

进一步地，管片压浆分布模型存储器均设有图像输出端口，连接显示器，以直接显示管片压浆分布模型。

进一步地，在电磁波接收器和管片压浆分布模型处理器之间设置转换装置，电磁波接收器和管片压浆分布模型处理器之间有直接互连的数据端口，以及通过转换装置连接的数据端口。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型利用电磁波扫描图像，结合设定图像特征对隐蔽质量进行分析判断，具有抗干扰性强、探测范围广、分辨率高等无损检测优点，实现隧道结构体状态及时、高效、精准检测。并且，由于是采用电磁波扫描，不需要从隧道进行取样观察，对隧道没有伤害。无损检测技术的产生，为盾构法隧道结构隐蔽质量的检测带来了效率和精度的极大提升。

附图说明

图1是盾构法隧道结构隐蔽质量无损检测系统结构图；

图2是本实用新型盾构法隧道结构隐蔽质量无损检测方法流程图；

图3是本实用新型管片压浆模型切分方法示意图；

图4是本实用新型管片壁后注浆厚度计算方法示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参照图1，本实用新型的盾构法隧道结构隐蔽质量无损检测系统，包括：隐蔽部位扫描单元、分析诊断处理器。

隐蔽部位扫描单元包括管片压浆分布模型处理器、电磁波发射器和电磁波接收器；电磁波发射器具有电磁波发射天线，电磁波接收器具有电磁波接收天线；电磁波发射天线和电磁波接收天线紧贴管片壁布置；管片压浆分布模型处理器包括电磁波触发端口、信号接收端口；电磁波触发端口连接电磁波发射器，信号接收端口连接电磁波接收器。

分析诊断处理器的数据输入端连接管片压浆分布模型处理器的数据输出端；分析诊断处理器包括预置源数据模块，预置源数据模块包含管片压浆各特征数据。

其中，电磁波发射天线用于向壁后浆体发射电磁波，电磁波接收天线用于接收壁后浆体反射回的电磁波信号并通过电磁波接收器发送给管片压浆分布模型处理器；管片压浆分布模型处理器用于控制电磁波发射器与电磁波接收器的发射与接收，并根据反射回的电磁波信号计算处理得到管片压浆分布模型。

分析诊断处理器用于对检测数据进行分析计算，得到壁后浆体的各参数，以及将上述参数与预置源数据模块中的数据进行比较，生成诊断报告。

该系统还包括管片压浆分布模型存储器，管片压浆分布模型存储器的数据输入端连接管片压浆分布模型处理器。还包括显示器，分析诊断处理器设有图像输出端口，以连接显示器并输出诊断报告。

在本实施例中，所有数据和模型均通过分析诊断处理器发送到显示器进行显示，显示结果可以是整合了检测诊断结果的模型，也可以是管片压浆分布模型存储器内的原始模型。分析诊断处理器还包括连接管片压浆分布模型存储器的数据端口，以直接调取管片压浆分布模型进行分析及诊断。

在其他实施例中，管片压浆分布模型存储器均设有图像输出端口，连接显示器，以直接显示管片压浆分布模型。管片压浆分布模型存储器还可以设置连接分析诊断处理器的输入端口，以接收并存储由分析诊断处理器处理得到的包含了分析诊断数据的管片压浆分布模型。

在其他实施例中，还可以在电磁波接收器和管片压浆分布模型处理器之间设置转换装置，对于能够直接由管片压浆分布模型处理器和由电磁波接收器接收识别的电磁波信号，仍然直接由电磁波接收器与管片压浆分布模型处理器进行传输和处理；对于管片压浆分布模型处理器或电磁波接收器不能直接识别的电磁波信号，通过转换装置转换成可识别信号后，再进行传输。

下面参照图2-4对盾构法隧道结构隐蔽质量检测方法的流程进行详细说明。

盾构法隧道结构隐蔽质量检测方法包括5个环节：准备环节，扫描环节、识别环节、计算环节和判断环节。准备环节需要为扫描环节准备扫描所需要的环境并设置检测参数，设置合适的检测平台上层应与隧道拱顶间距，天线中心频率f_c根据检测深度选择，时窗t根据如下公式计算：

其中h为最大检测深度，v为电磁波在介质中的传播速度。

根据Nyquist采样定律，采用频率f_s应大于信号频率两倍即：

f_s≥2f_c

扫描环节中，应沿隧道方向保持匀速平稳行进，注意每隔5m做一个标记，并确保天线紧贴隧道表面。

识别环节中，扫描环节接收到的反射电磁波在程序中处理形成垂直二维剖面图像，二维图像经三维化程序的处理形成三维的管片压浆分布模型，模拟管片壁后注浆在空间中的分布状态。取一环管片的管片压浆分布模型为例，该环管片压浆分布模型为空心圆柱体形，空心区域的直径为管片环内径，空心圆柱体的半径扫描深度。如图2-(2)所示，过空心圆柱体中心轴线的平面束将模型等分为360个扇形区域，扇形区域角度为1°；如图2-(3)所示，再以空心圆柱体中心轴线为轴，半径差为1cm同轴圆柱面继续切分模型；如图2-(4)所示，最后在空心圆柱体中心轴线上以1cm为间隔，作垂直于空心圆柱体中心轴线的平面继续切分扇形区域。管片压浆分布模型被分割成若干小分块，将每个小分块的体积看作近似相等，通过定义注浆区域和空腔区域的图像特征，经识别算法对每一小分块区域进行分析，将小分块区域定义为岩土分块、注浆分块和空腔分块。

计算环节对识别环节识别出的注浆分块和空腔分块做进一步计算，对注浆分块，分析判断每一小分块的注浆密实度是否符合标准，输出每一注浆区域的密实度值为达标或不达标，当相邻密实度不达标小分块累计体积大于给定标准时，将该相邻区域设置为密实度过低区域；对于空腔分块，当相邻密实度不达标区域累计体积大于给定标准时，将该相邻区域设置为疑似空腔区域，该相邻区域体积为小分块体积之和。计算管片上某一点的壁后注浆厚度，如图3所示，由管片中心线上一点发出一条垂直于中心线段射线穿过壁后注浆区域，与注浆区域交于两点A、B，坐标分别为(X_a，Y_a，Z_a)和(X_b，Y_b，Z_b)，根据A、B两点坐标，以该射线为轴，半径为δ(任给ε∈R，δ<ε)的圆柱区域的注浆厚度D的计算公式如下：

判断环节根据设定的评价标准对计算环节的计算结果做出判断，若管片注浆厚度D低于设定值则判定该环管片压浆欠厚，密实度过低区域体积大于设定阈值判定该区域密实度不合格，疑似空腔区域体积大于设定阈值判定该为空腔，最终完成盾构法隧道结构隐蔽质量检测方法。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。