一种隧道病害检测试验装置的制作方法

1.本实用新型属于隧道工程技术领域，更具体地说，涉及一种隧道病害检测试验装置。


背景技术：

2.隧道结构隐蔽病害是隧道安全运营的巨大隐患，对病害的识别、定位和评价是隧道结构安全检测技术研究的热点之一。然而，由于其高度隐蔽性的特征，难以获得病害真实的定量化参数，破除验证的方法会破坏病害的原始形态。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种结构简单，使用方便，用于研究探地雷达在不同病害下的图像特征，为建立准确的定量识别方法提供基础的隧道病害检测试验装置。
4.为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：所提供的这种隧道病害检测试验装置，其特征在于：包括外墙模型及设于所述外墙模型内的隧道模型，所述隧道模型包括隧道边墙基座，及设于所述隧道边墙基座上的隧道外侧顶板和隧道内侧顶板，病害设于所述隧道外侧顶板上。
5.为使上述技术方案更加详尽和具体，本实用新型还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：
6.所述外墙模型为空心壳体结构，所述外墙模型顶部设有岩砂浇注口。
7.所述外墙模型的两侧壁上设有与隧道通道相对应的通道开口。
8.所述隧道模型前后两侧壁与所述外墙模型内侧壁贴合。
9.所述隧道边墙基座设于隧道通道的两侧，所述隧道外侧顶板和隧道内侧顶板的两端分别对应安装到两侧所述隧道边墙基座上。
10.所述隧道外侧顶板可拆卸的安装在所述隧道边墙基座上，所述隧道内侧顶板可拆卸的安装在所述隧道边墙基座上。
11.所述隧道边墙基座上设有分别对应插接安装所述隧道外侧顶板和隧道内侧顶板的外侧安装槽和内侧安装槽。
12.所述外侧安装槽和内侧安装槽平行布置，沿所述隧道边墙基座上端面竖直向下延伸形成。
13.所述隧道外侧顶板和隧道内侧顶板均为拱形结构，在所述隧道外侧顶板和隧道内侧顶板两侧下方分别设有对应插接安装至所述外侧安装槽和内侧安装槽内的外侧插装块和内侧插装块。
14.在隧道通道内设有运行轨道，检测雷达置于雷达搭载车上沿所述运行轨道通过进行检测。
15.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：本实用新型隧道病害检测试验装置，
结构简单，使用方便，用于研究探地雷达在不同病害下的图像特征，为建立准确的定量识别方法提供基础，具有较强的实用性和较好的应用前景。
附图说明
16.下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
17.图1为本实用新型隧道病害检测试验装置中隧道模型结构示意图；
18.图2为本实用新型隧道病害检测试验装置中外墙模型结构示意图；
19.图3为本实用新型隧道病害检测试验装置结构示意图。
20.图中标记为：1、外墙模型，2、隧道外侧顶板，3、隧道内侧顶板，4、隧道边墙基座，5、安装螺栓，6、雷达搭载车，7、运行轨道，8、病害。
具体实施方式
21.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
22.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.本实用新型这种隧道病害检测试验装置，如图1、2、3中所示，包括外墙模型1及设于外墙模型1内的隧道模型，隧道模型包括隧道边墙基座4，及设于隧道边墙基座4上的隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板3，病害8设于隧道外侧顶板2上。本实用新型这种隧道病害检测试验装置，通过建立隧道结构病害检测模型，定量化的控制隧道病害位置、形状、规模等特征，在隧道外侧顶板2上设置病害，研究探地雷达在不同病害下的图像特征，为建立准确的定量识别方法提供基础。
24.本实用新型中，外墙模型1为空心壳体结构，外墙模型1顶部设有岩砂浇注口，便于从外墙模型1的平台顶部进行灌砂模拟围岩结构，模拟不同围岩下的检测效果。隧道模型前后两侧壁与外墙模型1内侧壁贴合，形成下部支撑，放置岩砂外漏。
25.本实用新型中，外墙模型1的两侧壁上设有与隧道通道相对应的通道开口。隧道边墙基座4设于隧道通道的两侧，隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板 3分别对应安装到两侧隧道边墙基座4上。可通过移动调整两侧隧道边墙基座4相对位置，配合相应跨度的隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板3，以模拟不同断面跨度大小的隧道。在隧道通道内设有运行轨道7，检测雷达置于雷达搭载车6上沿运行轨道7通过进行检测，提高了检测稳定性和安全性。
26.隧道外侧顶板2可拆卸的安装在隧道边墙基座4上，隧道内侧顶板3可拆卸的安装在隧道边墙基座4上，隧道外侧顶板2可拆卸便于更换具有不同病害的外侧顶板结构，隧道内侧顶板3可拆卸，可方便适配隧道边墙基座4，满足不同断面跨度隧道模型的检测。隧道边墙基座4上设有分别对应插接安装隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板3的外侧安装槽和内侧安装槽。外侧安装槽和内侧安装槽平行布置，沿隧道边墙基座4上端面竖直向下延伸形成。隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板3均为拱形结构，在隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板3两侧下方分别设有对应插接安装至外侧安装槽和内侧安装槽内的外侧插装块和内侧插装块。利用安
装螺栓依次将隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板3与隧道边墙基座4，将固定好的隧道结构放入外墙模型1内，确保隧道结构前后与外墙模型1密切，隧道结构中线与混凝土外墙前后开口中线左右对齐，如图3所示。
27.本实用新型这种隧道病害检测试验装置，包括外墙模型1为混凝土外墙、隧道边墙基座4为混凝土基座、隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板3为3d打印成型、还包括运行轨道7和雷达搭载车6。
28.本实用新型中外墙模型1，用于承载模型和模拟围岩结构的砂石，前后设有通道开口，供以放置运行轨道用于雷达检测；隧道边墙基座4，用于固定包含结构病害的顶板，前后两侧与外墙模型1内壁贴合；隧道内侧顶板3，用于依据隧道缩放比例调节高度和边墙间间距，并将隧道外侧顶板2上病害 8与雷达隔绝，创造隐蔽性病害检测环境，通过安装螺栓5固定在隧道边墙基座4上的内侧安装槽内，隧道内侧顶板3上端面与隧道外侧顶板2下端面贴合，隧道内侧顶板3前后与外墙模型1内壁面贴合；隧道外侧顶板2，用于构建结构病害，与隧道内侧顶板3共同实现对高度和边墙间距的调节，通过安装螺栓5固定在隧道边墙基座4上，隧道外侧顶板2的前后与外墙模型 1内壁面贴合；运行轨道7，用于固定雷达，确保雷达与隧道保持恒定距离，提高了检测稳定性和安全性；安装螺栓5，用于将隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板3与隧道边墙基座4安装连接；雷达搭载车6，用于装载雷达并使其沿固定运行轨道移动。
29.本实用新型这种隧道病害检测试验装置应用于识别病害，步骤如下：
30.1)根据模拟的隧道尺寸、缩放比例以及结构病害尺寸与类型，通过计算机建模软件，建立含病害的隧道结构三维模型；
31.2)利用3d打印设备打印具有病害8的隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板 3，并利用安装螺栓5对其进行固定安装在隧道边墙基座4上；
32.3)对安装强度进行验证后，将装配好的隧道模型装入外墙模型1；
33.4)从外墙模型1的平台顶部进行灌岩砂模拟围岩结构，并依据需要决定是否在局部加水；
34.5)将固定在雷达装载车6上的雷达，沿运行轨道7移动，对隧道的雷达数据进行采集；
35.6)移除外墙模型1内岩砂，根据需要拆除隧道外侧顶板2或隧道外侧顶板2和隧道内侧顶板3，更改病害尺寸和类型，重复步骤1)至4)；
36.对步骤5)中采集雷达数据进行预处理，预处理包括滤波、背景消除、多次波去除等；在采集足够的样本数据后，对每次采集的雷达数据提取子空间内频率域、相位域、振幅信息的三相信息，通过堆叠三相信息构成多深度二维图像；通过卷积神经网络、回归分析的算法，构建病害定量化信息与子空间多深度二维图像特征之间的映射模型。随机生成病害，对映射模型效果进行检验。在实际检测中，可根据实际检测的雷达数据与映射模型对应，得出内部隐藏病害情况。
37.本专利通过3d打印技术控制结构病害的位置和形态，控制精度可达 1mm；通过在外墙模型1填土可模拟不同围岩下的检测效果；通过设置拼装式隧道模型可满足实现对不同断面形式的检测，研究结构表面形态对空气耦合雷达的检测效果的影响；通过轨道实现数据采集过程的标准化，提高了检测稳定性和安全性。
38.依据所要模拟隧道的实际尺寸、缩放比例以及结构病害的尺寸和类型，通过计算机建模软件，建立包含各类型病害及尺寸的三维结构模型，随后提取内外侧顶板的尺寸信息；利用3d打印机打印出结构内侧顶板和包含结构病害的外侧顶板，使其前后可与混凝土外墙内壁贴合，见图3，若病害类型或尺寸过多无法在单个顶板内进行模拟，则可以打印多个外侧顶板用于后续替换。
39.本实用新型这种隧道病害检测试验装置，通过在隧道边墙基座4上更换 3d打印出的具有不同类型结构病害8(包括但不限于：空洞、裂缝、厚度不足等)的隧道外侧顶板2，采用雷达系统采集后进行数据分析处理，通过与实际病害的比对，对雷达检测算法进行验证与校核改进，为深入分析病害定量化参数与雷达信号之间的关系提供准确数据，建立隧道结构隐蔽性病害定量化评价体系。
40.本实用新型这种隧道病害检测试验装置，可通过设计更换具有不同类型病害8的隧道外侧顶板2，安装于试验装置后进行雷达测试，将测试结果与打印的实际病害类型与尺寸进行比对，从而可对雷达检测算法进行验证与优化。
41.本实用新型隧道病害检测试验装置，结构简单，使用方便，用于研究探地雷达在不同病害下的图像特征，为建立准确的定量识别方法提供基础，具有较强的实用性和较好的应用前景。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，但是本实用新型并不受限于上述方式，只要采用本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进或直接应用于其它场合的，均落在本实用新型的保护范围内。