一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法

本发明涉及隧道监测的，特别是一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法的。

背景技术：

1、近年来我国城市轨道交通快速发展，修建了大量地铁盾构隧道。盾构隧道拼装式衬砌结构特点使其容易受周边环境变化影响产生开裂、渗水、掉块等结构病害，严重影响地铁隧道安全运营。对既有隧道结构进行安全评估，是保证结构安全的重要前提。目前评价盾构隧道性能的指标和方法较为单一，难以综合评价隧道结构所处安全状态。专利号为201810276462 .4的发明下专利公开了一种隧道监测系统及隧道监测方法，应用本发明的技术方案，将光纤监测件设置在混凝土层内，当隧道受力时，与隧道贴合的混凝土层也会发生相应的形变，设置在其中的光纤监测件也就要能够感受到相应的形变，并且相应的参数数值发生变化，解调仪接收并处理相应的参数变化，通过光纤监测件的监测数据的变化量来反映隧道的受力、温度等情况，上述结构能够实现对隧道的水压、沉降等受力情况以及隧道的温度变化进行实时监测，保证了隧道的安全，该方法虽然能够监测隧道的状态，但是要在隧道混凝土层中铺设大量的光纤，成本很高，同时一旦损坏很难修复。

技术实现思路

1、本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，解决了传统的隧道监测方法成本高、不容易有效监测的问题。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，包括如下步骤：多源异构数据采集和计算机数据处理：

3、其中，多源异构数据采集：分别采集隧道位移μ，隧道断面收敛△d，隧道病害面积s数据；

4、计算机数据处理包括如下步骤：

5、s1,数据预处理：对步骤多源异构数据采集中采集的数据进行数据校核，若符合设定标准时，则对数据进行存储；若不符合设定标准，则通过人工复核，若符合设定标准，对数据进行存储，若不符合标准将数据删除；

6、s2,数据处理：对步骤s1预处理后的多源异构数据进行处理，计算出隧道性能指标p和隧道韧性指标re；

7、s3,隧道状态判断：根据s2中的数据判断隧道韧性处于何种状态；

8、s4,人工论证，通过人工对s3中的结果予以修正；

9、s5,根据步骤s4中隧道韧性所处的状态，对应的给出修复措施；

10、s6,对处理后的数据进行存储归档；

11、s7,终端输出：将s6步骤中的得出的数据通过多终端展示输出。

12、作为优选，所述隧道位移μ的采集方法是：在隧道内每隔一定距离布置一个由若干监测棱镜组成的断面，通过自动化全站仪获取各个测点的水平和竖向位移。

13、作为优选，隧道断面收敛δd的采集方法是：将三维激光扫描仪获取的点云数据进行拼接和拟合，获得隧道断面收敛δd。

14、作为优选，隧道病害面积s的采集方法是：通过安装在移动小车上的若干高清摄影相机，获取隧道表面的高清摄影照片，建立正则投影视图，采用图像技术识别高清照片中隧道的病害面积s。

15、作为优选，所述隧道性能指标p的计算方法是：，，，；其中，盾构隧道性能指标分量p1，p2，p3分别表征隧道纵向、横向结构性能和结构受损程度，隧道性能可以表征成以纵向性能、横向性能和损伤程度为坐标轴的三维空间坐标系中的单位；

16、其中，下标his代表变量的历史最大值，下标code代表变量的规范控制值。性能指标分量具有如下特点：指标取值范围在0-1之间，可反映历史变形和损伤对隧道结构产生的不可逆影响，当隧道变形和病害面积达到规范控制值时，性能指标分量为0.75。因此，将各性能指标分量可按照0.75-1，0.5-0.75，0.25-0.5，0-0.25分为高、中、低、极低四个区段。

17、作为优选，根据不同时刻的衬砌性能p的演化曲线，计算盾构隧道的韧性指标re： p(t)为隧道衬砌性能在时间段 t1至 t2内的演化曲线；根据韧性指标不同，将盾构隧道韧性分为高、中、低、极低四个等级。

18、作为优选，步骤s1中不符合标准删除的数据是指离谱的数据，严重超出常规的数据。

19、作为优选，步骤s7具体通过移动终端或web网页展示输出隧道关键性能指标、结构韧性指标，并实时传输。

20、作为优选，步骤s3中隧道韧性有如下状态：高韧性、中韧性、低韧性和极低韧性；步骤s5中对应不同状态的修复措施分别是：无需修复、应采取加工措施、应尽快采取加固措施、应立即采取加工措施。

21、本发明的有益效果：本发明通过采集多种数据，能够对隧道进行全面的监测，监测结果可靠，误差小，可靠性高，同时监测成本较低，能够自动对隧道状态做分类和警报，自动化程度高。

技术特征：

1.一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，其特征在于：包括如下步骤：多源异构数据采集和计算机数据处理：

2.如权利要求1所述的一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，其特征在于：所述隧道位移μ的采集方法是：在隧道内每隔一定距离布置一个由若干监测棱镜组成的断面，通过自动化全站仪获取各个测点的水平和竖向位移。

3.如权利要求2所述的一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，其特征在于：隧道断面收敛δd的采集方法是：将三维激光扫描仪获取的点云数据进行拼接和拟合，获得隧道断面收敛δd。

4.如权利要求3所述的一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，其特征在于：隧道病害面积s的采集方法是：通过安装在移动小车上的若干高清摄影相机，获取隧道表面的高清摄影照片，建立正则投影视图，采用图像技术识别高清照片中隧道的病害面积s。

5.如权利要求4所述的一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，其特征在于：所述隧道性能指标p的计算方法是：  ，，，；其中，盾构隧道性能指标分量p1，p2，p3分别表征隧道纵向、横向结构性能和结构受损程度，隧道性能可以表征成以纵向性能、横向性能和损伤程度为坐标轴的三维空间坐标系中的单位；其中，下标his代表变量的历史最大值，下标code代表变量的规范控制值，性能指标分量具有如下特点：指标取值范围在0-1之间，可反映历史变形和损伤对隧道结构产生的不可逆影响，当隧道变形和病害面积达到规范控制值时，性能指标分量为0.75，因此，将各性能指标分量可按照0.75-1，0.5-0.75，0.25-0.5，0-0.25分为高、中、低、极低四个区段。

6.如权利要求5所述的一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，其特征在于：根据不同时刻的衬砌性能p的演化曲线，计算盾构隧道的韧性指标re：p(t)为隧道衬砌性能在时间段t1至t2内的演化曲线；根据韧性指标不同，将盾构隧道韧性分为高、中、低、极低四个等级。

7.如权利要求1所述的一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，其特征在于：步骤s1中不符合标准删除的数据是指离谱的数据，严重超出常规的数据。

8.如权利要求1所述的一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，其特征在于：步骤s7具体通过移动终端或web网页展示输出隧道关键性能指标、结构韧性指标，并实时传输。

9.如权利要求1所述的一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，其特征在于：步骤s3中隧道韧性有如下状态：高韧性、中韧性、低韧性和极低韧性；步骤s5中对应不同状态的修复措施分别是：无需修复、应采取加工措施、应尽快采取加固措施、应立即采取加工措施。

技术总结
本发明公开了一种基于多源异构数据的盾构隧道韧性监测方法，包括如下步骤：多源异构数据采集和计算机数据处理：其中，多源异构数据采集：分别采集隧道位移μ，隧道断面收敛△D，隧道病害面积S数据；计算机数据处理包括如下步骤：S1,数据预处理；S2,数据处理：对步骤S1预处理后的多源异构数据进行处理，计算出隧道性能指标P和隧道韧性指标Re；S3,隧道状态判断；S4,人工论证；S5,根据步骤S4中隧道韧性所处的状态；S6,对处理后的数据进行存储归档；S7,终端输出：将S6步骤中的得出的数据通过多终端展示输出。本发明能够对隧道进行全面的监测，监测结果可靠，误差小，可靠性高，同时监测成本较低，自动化程度高。

技术研发人员：王琛,朱旻,包小华,陈湘生,夏长青,刘继强,陈登伟,郭双喜,刘厚朴
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12