[發明專利]基于高密度測點應變的隧道斷面收斂變形定量計算方法

有效

• 申請號: 202210369310.5
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114777661B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 劉洋;孫杰;李虎;牟曉巖;劉相華;楊勇;劉鋒;高慶飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;濟南軌道交通集團有限公司;濟南城建集團有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G06F17/11;G06F17/16;G06N3/08
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 王新雨

基于高密度測點應變的隧道斷面收斂變形定量計算方法，屬于隧道斷面收斂變形監測領域。本發明構建了隧道斷面高密度測點環向應變與收斂變形轉換關系模型，提出了考慮擠壓效應與剪切效應的隧道斷面附加水平收斂變形量計算方法，利用人工神經網絡理論，建立了隧道斷面應變?水平收斂變形轉換模型，提出隧道多斷面水平收斂變形計算方法。該方法以分布式光纖傳感技術提供的高密度測點環向應變監測數據為基礎，依托共軛曲梁理論與人工神經網絡，建立考慮縱向彎曲附加效應的隧道斷面水平收斂變形量計算方法，并建立了隧道斷面應變?水平收斂變形轉換模型，解決了利用分布式光纖應變監測數據進行隧道多斷面水平收斂變形計算的難題，具有良好的魯棒性。

技術領域

本發明屬于隧道斷面收斂變形監測領域，特別涉及一種基于高密度測點應變的隧道斷面收斂變形定量計算方法。

背景技術

準確監測隧道斷面水平收斂變形發展和演變能夠有效保障隧道結構的運營安全。采用全分布式光纖傳感技術進行隧道斷面水平收斂變形監測時，理想的光纜布設方案是將傳感光纜沿隧道斷面環向通長布設；但是，考慮地鐵列車的行車安全，盾構隧道拱頂區域通常無法布設傳感光纜，從而導致斷面布設的分布式傳感光纜無法采用沿斷面閉合的布設方式。此外，現有利用光纖測點應變計算隧道斷面水平收斂變形的方法通常無法考慮盾構隧道縱向彎曲引發的附加水平收斂變形，使得變形計算結果存在一定誤差。

發明內容

本發明為解決上述問題，提供一種基于高密度測點應變的隧道斷面收斂變形定量計算方法，利用隧道結構安全分布式光纖監測系統提供的高密度測點環向應變監測數據，可有效考慮附加水平收斂變形的影響，并實現多斷面水平收斂變形計算，提高隧道斷面水平收斂變形計算精度和計算效率。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

基于高密度測點應變的隧道斷面收斂變形定量計算方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：利用全分布式光纖傳感器獲取的隧道斷面高密度測點環向應變監測數據，構建基于共軛曲梁理論的隧道斷面圓環曲梁模型，建立隧道斷面高密度測點環向應變與斷面收斂變形轉換模型，計算得到隧道斷面收斂變形量；

步驟二：構建隧道斷面附加水平收斂變形計算力法基本結構，計算隧道縱向彎曲效應下引起的斷面附加水平收斂變形；在此基礎上，考慮實際隧道斷面連接剛度及地基反力的約束作用，計算得到縱向彎曲引起的擠壓效應下隧道斷面附加水平收斂變形量；

步驟三：構建縱向彎曲變形引起的剪切效應方程，計算剪切效應下隧道斷面附加水平收斂變形量，并聯立步驟一和步驟二的水平位置收斂變形量的計算結果，獲取考慮附加變形影響的隧道斷面水平收斂變形量；

步驟四：利用步驟三計算得到的斷面水平收斂變形量，建立基于人工神經網絡的隧道斷面應變-水平收斂變形轉換模型，計算得到隧道多斷面水平收斂變形量。

本發明相對于現有技術的有益效果為：本發明構建了隧道斷面高密度測點環向應變與斷面收斂變形的轉換模型，提出了考慮擠壓效應和剪切效應的隧道斷面附加水平收斂變形量計算方法，利用人工神經網絡理論，建立了隧道斷面應變-水平收斂變形轉換模型，提出隧道多斷面水平收斂變形計算方法。該方法以分布式光纖傳感技術提供的高密度測點環向應變監測數據為基礎，依托共軛曲梁理論與人工神經網絡，建立考慮縱向彎曲附加效應的隧道斷面水平收斂變形量計算方法，并建立了隧道斷面應變-水平收斂變形轉換模型，解決了利用分布式光纖應變監測數據進行隧道多斷面水平收斂變形計算的難題，具有良好的魯棒性，與現有方法相比，提高了基于應變監測數據的隧道斷面水平收斂變形計算精度和計算效率。

附圖說明

圖1為本發明基于高密度測點應變的隧道斷面水平收斂變形計算方法流程圖；

圖2為實施例隧道監測區段光纖應變分布圖；

圖3為實施例隧道斷面左線水平收斂變形工程量測結果圖；