國(guó)內(nèi)外常用的隧道監(jiān)測(cè)檢測(cè)技術(shù)有哪些？
更新時(shí)間：2021-05-13 10:08
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1.截至2019年底，我國(guó)現(xiàn)今投入使用的鐵路隧道總長(zhǎng)有18041km，城市交通軌道隧道運(yùn)營(yíng)里程6736.2km，還有超過(guò)10000km 的水工隧道以及大量的綜合管廊。我國(guó)的公路隧道每年都會(huì)新增1100km，是現(xiàn)今世界上公路隧道規(guī)模最大的國(guó)家。
2.長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng)使用，隧道會(huì)在人為或自然因素的作用下發(fā)生各類病害，主要包括襯砌裂縫和滲漏水、以及列車事故、火災(zāi)事故、恐怖襲擊、洪水、地震等突發(fā)災(zāi)害。
3.對(duì)隧道進(jìn)行智能化的監(jiān)測(cè)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)做到有效的事前預(yù)控決策，事中迅速應(yīng)對(duì)，事后高效救援，保障隧道的健康運(yùn)營(yíng)，具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
4.隧道的智能檢測(cè)主要是通過(guò)各種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)隧道內(nèi)部進(jìn)行有效檢測(cè)，獲取狀態(tài)信息或者圖像等數(shù)據(jù)，再進(jìn)行病害的判斷，常用的監(jiān)測(cè)手段則是采用各種傳感技術(shù)和相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行多方位監(jiān)測(cè)檢測(cè)，目前常用于監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)的變形、裂縫、滲漏水等病害。
隧道監(jiān)測(cè)檢測(cè)技術(shù)
(1)探地雷達(dá)技術(shù)
探地雷達(dá)法是地下工程中較為常用的一種檢測(cè)技術(shù)，主要是利用電磁波在各種材料的介電常數(shù)的差異來(lái)檢測(cè)和辨識(shí)病害ꎮ 電磁波在遇到不同的介質(zhì)界面時(shí)會(huì)生成反射波和透射波，反射波和透射波的屬性與界面兩邊的不同介電常數(shù)有關(guān)，因此主要是通過(guò)提取反射波信號(hào)特征進(jìn)行病害識(shí)別。
(2)三維激光掃描技術(shù)
三維激光掃描技術(shù)的基本原理是激光測(cè)距原理，即根據(jù)激光往返的時(shí)間，結(jié)合激光的速度角度來(lái)判斷測(cè)點(diǎn)被測(cè)點(diǎn)的矢量距離。
(3)沖擊回波技術(shù)
沖擊回波法原理是利用小鋼球或者小錘敲擊混凝土的表面，在混凝土的表面產(chǎn)生應(yīng)力波，當(dāng)應(yīng)力波在混凝土的內(nèi)部進(jìn)行傳播時(shí)，遇到內(nèi)部缺陷會(huì)產(chǎn)生反射并且在結(jié)構(gòu)的表面產(chǎn)生微小位移。
(4)紅外探測(cè)技術(shù)
紅外探測(cè)技術(shù)的原理是根據(jù)物質(zhì)的熱輻射來(lái)檢測(cè)的ꎮ 世界上的物體只要溫度比絕對(duì)零度高，就會(huì)產(chǎn)生紅外輻射。
(5)光纖光柵技術(shù)
光纖傳感器的原理是將來(lái)自光源的光由光纖進(jìn)入調(diào)制器，使它與待測(cè)的物理量在調(diào)制區(qū)產(chǎn)生相互作用，之后光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，稱為被調(diào)制的信號(hào)光[34] ꎮ 調(diào)制的信號(hào)光最后會(huì)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)并與之前的信號(hào)相比較來(lái)判斷病害。
(6)高清攝像技術(shù)
高清攝像技術(shù)即利用攝像機(jī)對(duì)隧道內(nèi)影像進(jìn)行拍攝，然后利用各種數(shù)據(jù)處理算法對(duì)收集到的圖像進(jìn)行分析，從而判斷隧道內(nèi)發(fā)生的各類病害ꎮ 數(shù)字相機(jī)現(xiàn)今大多數(shù)運(yùn)用CCD 相機(jī)，該技術(shù)的核心內(nèi)容是如何運(yùn)用圖像來(lái)進(jìn)行病害的檢測(cè)。
隧道監(jiān)測(cè)檢測(cè)巡檢裝備
隧道的高效精確檢測(cè)不僅僅需要技術(shù)，更需要相應(yīng)的裝備與之配合，來(lái)充分發(fā)揮技術(shù)的作用ꎮ 通過(guò)將各種技術(shù)搭載在巡檢裝備上，進(jìn)行綜合的自動(dòng)智能擬人化巡檢， 是未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)ꎮ
(1)無(wú)人機(jī)
無(wú)人機(jī)是比較理想的移動(dòng)檢測(cè)載體裝備，不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都在努力研究拓展其應(yīng)用ꎮ 無(wú)人機(jī)有著體積小、可搖感操控并且能在其上搭載多種傳感器的優(yōu)點(diǎn)，能到達(dá)人工不方便進(jìn)行檢測(cè)的地方，因此，無(wú)人機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集方面可以發(fā)揮較大的作用。
(2)巡檢車
巡檢車是當(dāng)今用得最多的移動(dòng)檢測(cè)裝備，其運(yùn)用主要是裝載各種檢測(cè)設(shè)備，例如高清相機(jī)、激光傳感器、探地雷達(dá)等設(shè)備，同時(shí)車上還可裝載與設(shè)備相應(yīng)的軟件系統(tǒng)對(duì)設(shè)備收集到的信息進(jìn)行分析處理。
(3)巡檢機(jī)器人
巡檢機(jī)器人目前主要運(yùn)用于綜合管廊和隧道，是通過(guò)攜帶激光設(shè)備或者相機(jī)來(lái)進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)，有輪式和履帶式。
（作者：陳湘生，男，湖南湘潭人，深圳大學(xué)特聘教授，中國(guó)工程院院士，人工凍土力學(xué)、隧道與地下工程、特殊巖土工程、建井工程著名專家， 深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院院長(zhǎng)、深圳大學(xué)未來(lái)地下城市研究院院長(zhǎng)，兼任深圳地鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)委員會(huì)主任、煤炭科學(xué)研究總院建井研究院院長(zhǎng)）
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