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地铁隧道施工实时监测系统及应用研究
| 论文题名： | 地铁隧道施工实时监测系统及应用研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;隧道施工;实时监测系统;拓扑结构;无线传感器网络 |
| 摘要： | 由于地铁隧道施工过程中不可见因素较多，容易发生塌方或地层移动而影响周边构筑物的风险事故。因此，隧道施工过程中需要采用监控量测技术，以便及时掌握围岩稳定与支护结构的安全性，同时为优化设计参数，调整施工工艺提供最直接、有效的原始数据。然而传统方式的人工监测已不能满足高精度、高频率的监测需求。论文结合物联网技术，对地铁隧道施工实时监测系统进行研究。 论文根据监测系统的功能和性能需求，提出了地铁隧道施工实时监测系统的总体方案——ZigBee无线传感器网络与GPRS相结合的无线数据传输监测系统。感知层中，通过三种拓扑结构的比较，选择簇型拓扑结构作为地铁无线网络拓扑结构;研究了ZigBee网络的组网过程，设备的建立、加入和离开网络等问题，并对数据的模数转换、节点之间的收发数据程序进行了编程;网络层中，论文从网关的功能、协议数据转换和速率匹配角度研究了ZigBee-GPRS网关的可行性，并对组网流程和汇聚节点串口程序进行了编程。 论文将地铁隧道施工实时监测系统应用某地铁盾构隧道衬砌管片的应力监测，对钢筋应力计传感器的预埋设、保护措施以及隧道施工过程中的管片内力监测数据的无线传输进行研究。现场监测数据表明，KA14+930断面的钢筋应力随着开挖面的不断推进，其数值逐渐增大;隧道管片最大拉应力和最大压应力分别出现在拱顶和隧道侧壁上，其值均小于极限抗拉抗压强度值，管片具有足够的安全贮备。 结合现场监测数据，利用Flac3D软件对地铁隧道施工过程进行了三维动态模拟，数值计算结果表明，当开挖面掘进至距KA14+930断面三倍洞宽时，空间效应基本消失，钢筋应力值趋于稳定;管片的最大拉应力超过了混凝土的极限抗拉强度，混凝土可能出现裂缝，经抗裂度验算满足正常使用阶段的抗裂性能。 |
| 作者： | 张秀丽 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 赵文;李慎刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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