[發(fā)明專(zhuān)利]智慧感知型隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)體系

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910040081.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109707410B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許崇幫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): E21D11/10
• 分類(lèi)號(hào): E21D11/10;E21D20/00;E21F17/18
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

1.智慧感知型隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，包括沿徑向方向位于初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層與二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層之間的變形協(xié)調(diào)感知層；

所述變形協(xié)調(diào)感知層包括沿環(huán)向分布的若干個(gè)緩沖協(xié)調(diào)變形結(jié)構(gòu)，所述緩沖協(xié)調(diào)變形結(jié)構(gòu)埋置于所述初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層與所述二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層之間，所述緩沖協(xié)調(diào)變形結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有測(cè)試儀器；

所述測(cè)試儀器通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)傳輸裝置連接智慧感知系統(tǒng)，所述智慧感知系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和結(jié)構(gòu)安全狀況評(píng)判模塊；

所述數(shù)據(jù)采集模塊采集數(shù)據(jù)包括初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層內(nèi)力數(shù)據(jù)，變形或位移數(shù)據(jù)，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層與二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層之間壓力數(shù)據(jù)，二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層內(nèi)力數(shù)據(jù)，以及變形協(xié)調(diào)感知層收縮量數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)分析模塊結(jié)合初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層變形或位移數(shù)據(jù)，或運(yùn)用攝像技術(shù)對(duì)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層表觀進(jìn)行測(cè)控，對(duì)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層的變形狀態(tài)及趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)；所述結(jié)構(gòu)安全狀況評(píng)判模塊根據(jù)隧道各結(jié)構(gòu)層指標(biāo)參數(shù)與材料參數(shù)及測(cè)試數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的評(píng)判。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智慧感知型隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述測(cè)試儀器包括應(yīng)力測(cè)試，應(yīng)變或位移測(cè)試，以及圖像測(cè)試。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智慧感知型隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層的拱肩與拱頂有用于協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)支撐作用的預(yù)留注漿孔，所述預(yù)留注漿孔連通所述變形協(xié)調(diào)感知層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智慧感知型隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，當(dāng)所述初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層與二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層兩者能夠滿(mǎn)足隧道結(jié)構(gòu)安全需要時(shí)，隧道荷載主要由這兩者承擔(dān)，而所述變形協(xié)調(diào)感知層作為隧道結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)信息感知層，對(duì)隧道安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及為初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層變形提供變形空間；當(dāng)所述初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層變形速率加速時(shí)，或無(wú)趨于穩(wěn)定趨勢(shì)，或二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層處于失穩(wěn)狀，或所述二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層承載超出一定范圍而不能滿(mǎn)足安全需要時(shí)，則所述變形協(xié)調(diào)感知層通過(guò)所述預(yù)留注漿孔澆筑水泥漿液或混凝土材料轉(zhuǎn)換為隧道承載結(jié)構(gòu)層，參與隧道承載，分擔(dān)所述初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層和所述二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層荷載，從而保障隧道結(jié)構(gòu)安全。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智慧感知型隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層的拱肩與拱頂有用于協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)支撐作用的預(yù)留注漿孔，經(jīng)由預(yù)留注漿孔澆筑混凝土，增強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力，分擔(dān)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層、二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層荷載；所述混凝土材料為具備自密實(shí)特性的輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智慧感知型隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)強(qiáng)度未達(dá)到前，所述變形協(xié)調(diào)感知層的功能主要為初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層提供變形空間；所述二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)到以后，所述初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層變形趨于穩(wěn)定、且未超過(guò)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層承載范圍時(shí)，所述變形協(xié)調(diào)感知層的功能仍以初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層提供變形空間為主；若所述初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層變形持續(xù)增加、初期支護(hù)結(jié)構(gòu)層承載能力已不能滿(mǎn)足時(shí)，或二次襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)層不能滿(mǎn)足安全需要時(shí)，或變形協(xié)調(diào)感知層厚度達(dá)到預(yù)設(shè)最小值時(shí)，對(duì)變形協(xié)調(diào)感知層進(jìn)行澆筑混凝土，使其成為承載結(jié)構(gòu)層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智慧感知型隧道襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述智慧感知系統(tǒng)在隧道的變形協(xié)調(diào)感知層轉(zhuǎn)換為承載結(jié)構(gòu)層后，感知信息主要為變形協(xié)調(diào)感知層自身結(jié)構(gòu)受力、變形狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集與分析判斷變形協(xié)調(diào)感知層的安全狀態(tài)，為隧道結(jié)構(gòu)整體安全狀態(tài)評(píng)判提供數(shù)據(jù)，為隧道養(yǎng)護(hù)管理提供數(shù)據(jù)支撐。