[发明专利]基于隧道衬砌病害特征的隧道衬砌结构服役性能检测方法

说明书

本发明涉及一种基于隧道衬砌病害特征的隧道衬砌结构服役性能检测方法，包括：步骤S1：采用模型试验方法对隧道结构、外部荷载以及地层条件等进行相似模拟，开展结构受力破坏试验，记录隧道衬砌病害特征的测试值；步骤S2：根据步骤S1中隧道衬砌病害特征测试值，建立隧道衬砌病害特征与剩余承载力区间的对应关系；步骤S3：采用现场检测方法记录隧道原型的衬砌病害特征的检测值；步骤S4：将步骤S3中衬砌病害特征的检测值与步骤S2建立的隧道衬砌病害特征与剩余承载力区间的对应关系对照，确定步骤S3中隧道原型衬砌结构的剩余承载力区间。与现有技术相比，本发明能根据病害特征快速判定隧道衬砌结构的剩余承载力区间，为隧道安全性评价提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及公路隧道结构服役性能评价领域，尤其是涉及一种基于隧道衬砌病害特征的隧道衬砌结构服役性能检测方法。

背景技术

随着我国隧道大规模的兴建，运营隧道数量逐年增多，同时由于隧道结构外部环境改变以及结构自身材料的弱化，隧道衬砌结构产生的病害尤为突出，同时隧道衬砌病害特征是反映结构安全的最直观指标。为保障隧道结构安全，合理评价隧道衬砌结构的服役性能，有必要提出一种由隧道衬砌病害确定隧道衬砌结构服役性能的方法。

专利CN106919784A公开了一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，根据盾构隧道的服役性能评估指标体系获得评价所必需的监测、检测数据，基于模糊综合评判的方法对结构单元进行评价根据单元结构评价等级综合判定隧道整体服役性能等级。

《城市轨道交通隧道结构养护技术标准》CJJ/T289-2018利用专家评分法建立盾构法(TBM法)隧道服役性能与病害指标的综合关系。

上述专利、规范虽然对隧道服役性能的评价方法有所研究，但仅考虑隧道病害因素对隧道结构影响的模糊关系，没有建立起对应的量化关系，另一方面，没有建立隧道衬砌病害特征与隧道结构的剩余承载力以及健康度的对应关系。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于隧道衬砌病害特征的隧道衬砌结构服役性能检测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于隧道衬砌病害特征的隧道衬砌结构服役性能检测方法，所述隧道衬砌结构服役性能具体量化为隧道衬砌结构的剩余承载力区间，所述检测方法包括：

步骤S1：采用模型试验方法对隧道结构、外部荷载以及地层条件等进行相似模拟，开展结构受力破坏试验，记录隧道衬砌病害特征的测试值；

步骤S2：根据所述步骤S1记录的隧道衬砌病害特征测试值，建立隧道衬砌病害特征与剩余承载力区间的对应关系；

步骤S3：采用现场检测方法记录隧道原型的衬砌病害特征的检测值；

步骤S4：将所述步骤S3中隧道原型的衬砌病害特征的检测值与所述步骤S2建立的隧道衬砌病害特征与剩余承载力区间的对应关系进行对照，确定所述步骤S3中隧道原型衬砌结构的剩余承载力区间。

所述步骤S1具体为：

步骤S101：确定所述隧道衬砌结构的尺寸、结构力学参数、地层力学参数以及隧道外部荷载形式，所述结构力学参数包括裂缝参数、钢筋参数，检测所述隧道衬砌病害特征并记录测试值，对缺陷的与完好隧道衬砌结构开展相似模型试验；

步骤S102：确定试验模型的几何相似比C_L、应力相似比C_σ和弹模相似比C_E，由相似理论确定试验模型位移相似比C_d、应变相似比C_ε、荷载相似比C_P、弯矩相似比以及地层抗力相似比；