[发明专利]一种多维一体用于评价地铁复合地层冻结效果的系统

说明书

一种多维一体用于评价地铁复合地层冻结效果的系统，由现场多个冻结管内安装多维一体监测装置和管外的运行于上位机的软件部分；每个冻结管内安装多维一体监测装置布置于复合地层冻结管周围，包括数据处理平台、升降系统、监测子系统、冷冻循环系统、装置外壳；所述监测子系统包括温感器组、摄像系统、雷达探测器组、冻胀应力监测器组；所述温感器组、摄像系统、雷达探测器组、冻胀应力监测器组分别用于监测冻结管周围不同深度和不同方位的复合地层中冻结温度值、冻结原始图像、电磁参数变化、冻胀应力值，并将数据提供给数据处理平台，用于数据处理分析、判断和显示，同时各监测系统受数据处理平台的控制。冻土施工效果评价定量化。

技术领域

本申请涉及地铁盾构冷冻施工监测领域。

背景技术

地铁在复合地层中的联络通道施工中，经常会采用冻结法进行加固。冻结法是利用制冷技术对地铁施工区域周围的地层进行加固，使其形成具有一定承载力和隔水效果的冻结壁。由于当前地铁建设过程中的复合地层具有上软下硬、上硬下软、左软右硬、左硬右软等软硬度不均匀的特征，致使冻结法加固后的冻结壁质量无法达到理想的效果，常常在施工时极易引发涌水、涌沙、地面塌陷和既有隧道损坏等重大工程事故。因此，复合地层冻结施工是地铁建设过程中的重大危险源，如何有效对冻结的效果进行动态监测是当前地铁建设过程中亟待解决的难题。

现有地铁复合地层中冻结法施工的监测，主要是通过测温孔温度、泄压孔压力、盐水去回路温度和积极冻结时间进行定性判断。在冷冻管周围通过布设温度传感器和摄像系统，来监测冻土周围温度变化状况。布设传感器需配备轨道和小车，通过轨道和小车来移动传感器，实际施工中，轨道和小车安装工作量大，且不方便操作移动传感器。现有的传感器无法监测冻胀应力和冻结管外的冻结状态，冻胀应力和冻结管外的冻结状态也是冷冻施工的重要施工参数，因此冷冻施工需要监测冻胀应力和冻结管外的冻结状态。

由于地铁联络通道冻结管埋设深度一般处于25m～30m，且埋设的冻结管数量较多，而测温孔数量非常有限，且分布不均匀，很难对冻结管的冻结壁厚度和多个冻结管的冻结壁交圈进行定量化监测，也无法对冻土冻胀引起复合地层土体的位移进行监测，也不能对冻结后的冻土强度进行评价，特别是不能对地铁联络通道冻结的全过程进行可视化定量跟踪，无法精准评判不同冻结时间不同冻结位置条件下帷幕冻结交圈的动态效果。因此有必要，对冻结管周围的主要施工参数(如冻结温度、冻结变形、冻涨应力等进行监测，确保冻胀施工效果。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种动态监测和评价地铁复合地层冻结效果的方法，从空间不同位置动态监测冻结管周围土体影像、冻结管外的冻结状态、冻结管周围土体温度、冻结管周围土体应力等影响冷冻施工的多维因素，从多维因素分析判断冻结地层施工效果，为冻结施工提供数据服务。

同时，为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多维一体用于评价地铁复合地层冻结效果的系统，该系统能够全方位、多种方式监测和评价地层冻结效果，便于用于指导复合地层冻结施工。

技术方案一

一种动态监测和评价地铁复合地层冻结效果的方法，其特征在于，包括

步骤1，在单个冻结管内安装多维一体监测装置，包括温感器组5、摄像系统3、雷达探测器组4、冻胀应力监测器组6四个子系统；

步骤2，利用多维一体监测装置的子系统温感器组5、摄像系统3、雷达探测器组4、冻胀应力监测器组6分别用于监测并获取冻结温度值、冻结原始图像、电磁参数变化、冻胀应力值，并将这些监测数据提供至核心控制器101；

步骤3，子系统分别评价冻结地层施工效果；

子系统温感器组5、摄像系统3、雷达探测器组4、冻胀应力监测器组6分别评价冻结地层施工效果，分别得到温度效果指数、冻结平均温度的连通区域面积、雷达冻结效果指数、冻胀量的4个子系统评价指标。

步骤4，建立总体冻结地层施工效果综合评价体系；