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国内外常用的隧道监测检测技术有哪些?

提问者认为标题已经详细的描述了问题的所有要点,
所以没有再添加更多内容。

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匿名 提出于2021-02-01 16:40
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  1.截至2019年底,我国现今投入使用的铁路隧道总长有18041km,城市交通轨道隧道运营里程6736.2km,还有超过10000km 的水工隧道以及大量的综合管廊。我国的公路隧道每年都会新增1100km,是现今世界上公路隧道规模最大的国家。

  2.长时间的运营使用,隧道会在人为或自然因素的作用下发生各类病害,主要包括衬砌裂缝和渗漏水、以及列车事故、火灾事故、恐怖袭击、洪水、地震等突发灾害。

  3.对隧道进行智能化的监测检测,实现对风险做到有效的事前预控决策,事中迅速应对,事后高效救援,保障隧道的健康运营,具有很大的社会效益和经济效益。

  4.隧道的智能检测主要是通过各种无损检测技术对隧道内部进行有效检测,获取状态信息或者图像等数据,再进行病害的判断,常用的监测手段则是采用各种传感技术和相应设备进行多方位监测检测,目前常用于监测隧道内的变形、裂缝、渗漏水等病害。

  5.隧道监测检测技术

  (1)探地雷达技术

  探地雷达法是地下工程中较为常用的一种检测技术,主要是利用电磁波在各种材料的介电常数的差异来检测和辨识病害ꎮ 电磁波在遇到不同的介质界面时会生成反射波和透射波,反射波和透射波的属性与界面两边的不同介电常数有关,因此主要是通过提取反射波信号特征进行病害识别。

  (2)三维激光扫描技术

  三维激光扫描技术的基本原理是激光测距原理,即根据激光往返的时间,结合激光的速度角度来判断测点被测点的矢量距离。

  (3)冲击回波技术

  冲击回波法原理是利用小钢球或者小锤敲击混凝土的表面,在混凝土的表面产生应力波,当应力波在混凝土的内部进行传播时,遇到内部缺陷会产生反射并且在结构的表面产生微小位移。

  (4)红外探测技术

  红外探测技术的原理是根据物质的热辐射来检测的ꎮ 世界上的物体只要温度比绝对零度高,就会产生红外辐射。

  (5)光纤光栅技术

  光纤传感器的原理是将来自光源的光由光纤进入调制器,使它与待测的物理量在调制区产生相互作用,之后光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)会发生相应的变化,称为被调制的信号光[34] ꎮ 调制的信号光最后会转化成电信号并与之前的信号相比较来判断病害。

  (6)高清摄像技术

  高清摄像技术即利用摄像机对隧道内影像进行拍摄,然后利用各种数据处理算法对收集到的图像进行分析,从而判断隧道内发生的各类病害ꎮ 数字相机现今大多数运用CCD 相机,该技术的核心内容是如何运用图像来进行病害的检测。

  6.隧道监测检测巡检装备

  隧道的高效精确检测不仅仅需要技术,更需要相应的装备与之配合,来充分发挥技术的作用ꎮ 通过将各种技术搭载在巡检装备上,进行综合的自动智能拟人化巡检, 是未来发展的大趋势ꎮ

  (1)无人机

  无人机是比较理想的移动检测载体装备,不论国内还是国外都在努力研究拓展其应用ꎮ 无人机有着体积小、可摇感操控并且能在其上搭载多种传感器的优点,能到达人工不方便进行检测的地方,因此,无人机在进行数据收集方面可以发挥较大的作用。

  (2)巡检车

  巡检车是当今用得最多的移动检测装备,其运用主要是装载各种检测设备,例如高清相机、激光传感器、探地雷达等设备,同时车上还可装载与设备相应的软件系统对设备收集到的信息进行分析处理。

  (3)巡检机器人

  巡检机器人目前主要运用于综合管廊和隧道,是通过携带激光设备或者相机来进行视觉检测,有轮式和履带式。

作者:陈湘生,男,湖南湘潭人,深圳大学特聘教授,中国工程院院士,人工冻土力学、隧道与地下工程、特殊岩土工程、建井工程著名专家, 深圳大学土木与交通工程学院院长、深圳大学未来地下城市研究院院长,兼任深圳地铁集团有限公司技术委员会主任、煤炭科学研究总院建井研究院院长)

参考文献:《隧道病害监测检测技术研究现状概述》

发布于 2021-02-01 16:43
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