[发明专利]在役隧道衬砌结构硫酸盐腐蚀损伤预测方法及系统

权利要求书

1.一种在役隧道衬砌结构硫酸盐腐蚀损伤预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取在役隧道上的混凝土在被硫酸盐腐蚀过程中，所述混凝土的相对动弹模量或质量损失的时间序列；

基于所述混凝土的相对动弹模量或质量损失的时间序列，构建以混凝土过去的相对动弹模量或质量损失的时间序列为输入量，以混凝土将来的相对动弹模量或质量损失的时间序列为输出的ARIMA模型；

基于所述ARIMA模型对所述混凝土将来的相对动弹模量或质量损失的时间序列进行预测，并根据预测的将来的相对动弹模量或质量损失对在役隧道衬砌结构硫酸盐腐蚀损伤进行预测。

2.根据权利要求1所述的在役隧道衬砌结构硫酸盐腐蚀损伤预测方法，其特征在于，获取在役隧道上的混凝土在被硫酸盐腐蚀过程中，所述混凝土的相对动弹模量的时间序列，包括以下步骤：

现场取芯制备的混凝土试件，该混凝土试件已受到长时间的硫酸盐侵蚀，并保留其内部的环境因素的影响；

将制备好的混凝土试件放入与所述实际工作环境一致的硫酸盐溶液中，采用干湿循环的方式对混凝土试件进行加速硫酸盐腐蚀；

以预设的采用周期对加速硫酸盐腐蚀过程中的所述混凝土试件进行多次超声波无损检测采样：对所述混凝土试件的每一次超声波无损检测采样时，均采集所述混凝土试件多个不同方向的纵波波速，并采用三维层次分析法对每次采样的混凝土试件的多个不同方向的纵波波速进行分析，得到每次采样的混凝土试件的综合纵波波速，并根据每次采样的混凝土试件的综合纵波波速与混凝土试件未被硫酸盐腐蚀时的综合初始纵波波速计算每次采样的混凝土试件的相对动弹模量；

按时间顺序对每次采样的混凝土试件的相对动弹模量进行排序，得到所述混凝土试件的相对动弹模量的时间序列。

3.根据权利要求2所述的在役隧道衬砌结构硫酸盐腐蚀损伤预测方法，其特征在于，采用三维层次分析法对本次采样的多个不同方向纵波波速进行分析，得到本次采样的混凝土试件的综合纵波波速，通过以下公式实现：

其中，V₁'、V₂'、V₃'、V₄'和V₅'分别为本次采集的从混凝土试件侧面四个方向以及轴向方向采集的纵波波速，单位为m/s；V₀′为本次采集的混凝土试件的综合纵波波速，单位为m/s；w₁、w₂、w₃、w₄和w₅为本次采集的从混凝土试件侧面四个方向以及轴向方向采集的纵波波速的权重。

4.根据权利要求3所述的在役隧道衬砌结构硫酸盐腐蚀损伤预测方法，其特征在于，根据本次采样的混凝土试件的综合纵波波速与混凝土试件未被硫酸盐腐蚀时的初始综合纵波波速计算本次采样的混凝土试件的相对动弹模量，通过以下公式实现：

其中，E_rd为t时刻采集的混凝土试件的相对动弹模量；V₀，V_t分别为混凝土试件未被硫酸盐腐蚀时的初始综合纵波波速和t时刻采集的混凝土试件的综合纵波波速。

5.根据权利要求1所述的在役隧道衬砌结构硫酸盐腐蚀损伤预测方法，其特征在于，获取在役隧道上的混凝土在被硫酸盐腐蚀过程时，所述混凝土的质量损失的时间序列，包括以下步骤：

现场取芯制备的混凝土试件，该混凝土试件已受到长时间的硫酸盐侵蚀，并保留其内部的环境因素的影响；

将制备好的混凝土试件放入与所述实际工作环境一致的硫酸盐溶液中，采用干湿循环的方式对混凝土试件进行加速硫酸盐腐蚀；

以预设的采用周期对加速硫酸盐腐蚀过程中的所述混凝土试件的质量进行多次采样，并在每一次采集到所述混凝土试件的质量参数后，按以下公式计算本次采集的混凝土试件的质量损失：

式中，ΔW_t为t时刻采集的混凝土的质量损失率，W₀、W_t分别为混凝土试件未被硫酸盐腐蚀时的质量和t时刻采集的混凝土试件的质量，单位为克；

按时间顺序对每次采样的混凝土试件的质量损失进行排序，得到所述混凝土试件的质量损失的时间序列。