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运营期地铁隧道盾构管片位移变化规律与智能监测系统研究
| 论文题名： | 运营期地铁隧道盾构管片位移变化规律与智能监测系统研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;运营期;盾构管片;位移变化规律;智能监测 |
| 摘要： | 随着运营年限的增加，地铁盾构隧道本身会出现各种结构性损伤，其管片裂缝和位移等隐患难以用肉眼察觉。目前的常规监测手段以人工为主，由于盾构隧道运维窗口期短，人力物力成本大，难以满足隧道变形实时监测的要求，因此亟需探索隧道智能监测技术。论文综合利用FLAC3D数值模拟、盾构隧道室内模型开展了弱光栅传感技术在隧道位移监测中的应用研究。通过数值模拟分析不同工况条件下隧道位移变化规律及结构薄弱位置；提出弱光栅菱形布设的监测方案，开展了弱光栅传感器的灵敏度实验、参数优化试验和位移加载试验，总结了光栅应变与隧道位移的反演方程；以武汉某地铁为研究对象进行了现场监测，设计了传感器的安装布设方案，开发了智能监测系统平台，为地铁隧道运营安全保驾护航。论文完成的主要工作和成果如下： （1）通过文献调研和案例分析，总结了当前运营期盾构隧道的常见病害，并进一步分析了各类病害的致因机理。明确地质因素、列车荷载、邻近施工、地表高层建筑物和隧道结构差异为影响隧道稳定性的主要因素。 （2）利用FLAC3D数值模拟软件建立了盾构隧道模型，根据探明的影响隧道稳定性因素分别进行了不同覆土深度、不同地表堆载、不同邻近施工深度和列车荷载的模拟计算，分析了不同工况下盾构隧道的位移变化趋势以及“接缝效应”对隧道结构的影响。 （3）为获取盾构隧道的竖直沉降和水平位移信息，结合“接缝效应”提出了弱光栅传感菱形布设的监测方法，并开展了弱光栅灵敏度实验、弱光栅布设倾角优化对比试验、竖直位移加载试验及水平位移加载试验，建立了弱光栅波长变化与管片位移的反演方程。 （4）以运营期地铁盾构隧道为研究对象，针对盾构隧道的不均匀沉降和水平位移，设计了弱光栅传感器的安装布设方案。利用光纤传感技术和云服务器技术构建了运营期盾构隧道的智能监测平台，结合波长—位移的反演方程，实现地铁隧道24h远程实时监测管控。 论文初步探明了运营期地铁盾构隧道位移变化规律，设计的智能监测系统可为地铁隧道运营期实时监测提供参考。 |
| 作者： | 刘伟浩 |
| 专业： | 矿业工程 |
| 导师： | 任高峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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