[发明专利]智慧感知型隧道衬砌支护结构体系

说明书

一种智慧感知型隧道衬砌支护结构体系，沿径向方向最外侧为隧道初期支护结构层，中间为隧道变形协调感知层，最内侧为隧道二次衬砌支护结构层，隧道变形协调感知层既能够为初期支护结构变形提供变形空间和为隧道运营养护管理决策提供衬砌结构安全状况的监控数据，又能够作为隧道运营期的隧道加固层用以补充、增加隧道衬砌结构强度，从而有利于实现隧道衬砌支护结构的智能化、可控化与信息化。

技术领域

本发明属于隧道工程及城市地下工程技术领域，特别是一种智慧感知型隧道衬砌支护结构体系，沿径向方向最外侧为初期支护结构层，中间为变形协调感知层，最内侧为二次衬砌支护结构层，隧道变形协调感知层既能够为初期支护结构变形提供变形空间和为隧道运营养护管理决策提供衬砌结构安全状况的监控数据，又能够作为隧道运营期的隧道加固层用以补充、增加隧道衬砌结构强度，从而有利于实现隧道衬砌支护结构的智能化、可控化与信息化。

背景技术

目前，隧道衬砌支护结构存在结构受力过程不清楚、安全状态变化难掌握的问题，以致于要等到隧道衬砌结构出现失稳或不安全时结构问题才被识别出，这时就只能采取被动的防护措施。隧道衬砌支护设计中各衬砌结构层的功能定位、荷载分担比例在施工中由于无数据支撑而难以落实，造成隧道衬砌结构实际受力状态与设计不一致，使其过度承载或过度安全，事实上造成了潜在隐患。本发明人发现，智能监测技术、信息化技术的发展，促使隧道工程技术人员对隧道衬砌结构长期安全性越来越重视，隧道结构工程与智慧感知技术的深度交叉融合也越来越迫切。本发明人认为，通过将监测技术与隧道结构支护理论相结合的方式，解决隧道工程设计与施工中所面临的问题，同时，为隧道运营养护管理提供长期监测数据支撑是隧道工程发展的重要途径与方向。因此，本发明人完成了本发明。

发明内容

本发明的目的在于建立一种智慧感知型隧道衬砌支护结构体系，沿径向方向最外侧为初期支护结构层，中间为变形协调感知层，最内侧为二次衬砌支护结构层，隧道变形协调感知层既能够为初期支护结构变形提供变形空间和为隧道运营养护管理决策提供衬砌结构安全状况的监控数据，又能够作为隧道运营期的隧道加固层用以补充、增加隧道衬砌结构强度，从而有利于实现隧道衬砌支护结构的智能化、可控化与信息化。

本发明技术方案如下：

智慧感知型隧道衬砌支护结构体系，其特征在于，包括沿径向方向位于初期支护结构层与二次衬砌支护结构层之间的变形协调感知层。

所述变形协调感知层包括沿环向分布的若干个缓冲协调变形结构，所述缓冲协调变形结构埋置于所述初期支护结构层与所述二次衬砌支护结构层之间，所述缓冲协调变形结构内设置有测试仪器。

所述测试仪器包括应力测试，应变或位移测试，以及图像测试。

所述测试仪器通过有线或无线传输装置连接智慧感知系统，所述智慧感知系统包括数据采集模块、数据分析模块和结构安全状况评判模块。

所述数据采集模块采集数据包括初期支护结构层内力数据，变形或位移数据，初期支护结构层与二次衬砌支护结构层之间压力数据，二次衬砌支护结构层内力数据，以及变形协调感知层收缩量数据；所述数据分析模块结合初期支护结构层变形或位移数据，或运用摄像技术对初期支护结构层表观进行测控，对初期支护结构层的变形状态及趋势进行预测；所述结构安全状况评判模块根据隧道各结构层指标参数与材料参数及测试数据，实现对隧道结构安全状态的评判。

所述二次衬砌支护结构层的拱肩与拱顶有用于协调结构支撑作用的预留注浆孔，所述预留注浆孔连通所述变形协调感知层。