[发明专利]隧道衬砌裂缝病害评价方法及设备

说明书

本发明提供了一种隧道衬砌裂缝病害评价方法及设备。所述方法包括：获取隧道衬砌裂缝的图像，对所述图像进行叠合，得到隧道衬砌裂缝分布平面图像；结合裂缝的深度信息，将裂缝简化为近似的三棱柱体，将所述隧道衬砌裂缝分布平面图像经图像处理生成隧道衬砌裂缝三棱柱体三维图像；采用三维分形理论的计盒法得到所述隧道衬砌裂缝三棱柱体三维图像的分形维数；根据所述分形维数，划分隧道衬砌裂缝的病害等级。本发明可以较为简便地对隧道衬砌裂缝的病害进行等级评价，且评价过程不依赖主观赋值或专家经验，评价结果客观准确。

技术领域

本发明实施例涉及隧道结构健康诊断领域，尤其涉及一种隧道衬砌裂缝病害的评价方法及设备。

背景技术

隧道在运营阶段会受到各种结构病害的影响，如果不及时进行有效评价并采取措施，不仅会造成经济损失，严重的还会病害到人民群众的生命财产安全。其中，裂缝是隧道衬砌最常见也是最严重的病害之一，隧道衬砌裂缝不但降低了衬砌的安全性，破坏了隧道的稳定性，同时还会引发渗漏水等其他病害，影响隧道的正常使用。目前对隧道衬砌裂缝病害的评价方法主要有两种，一种是依据裂缝特征指标及相应判定标准对隧道进行模糊综合评价与健康分级；另一种是建立含裂缝的隧道力学模型再进行数值模拟和稳定性分析。方法一工程应用较为广泛，但依赖主观赋值或专家经验，受人为因素影响较大；方法二对力学建模及参数获取要求较高，不利于工程实际操作应用。由此可见，对于隧道衬砌裂缝病害的健康诊断，目前的相关技术仍有一定的局限性。因此，开发一种隧道衬砌裂缝病害评价方法，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种隧道衬砌裂缝病害评价方法及设备。

第一方面，本发明的实施例提供了一种隧道衬砌裂缝病害评价方法，包括：获取隧道衬砌裂缝的图像，对所述图像进行叠合，得到隧道衬砌裂缝分布平面图像；将所述隧道衬砌裂缝分布平面图像经图像处理生成隧道衬砌裂缝三棱柱体三维图像；采用三维分形理论的计盒法得到所述隧道衬砌裂缝三棱柱体三维图像的分形维数；根据所述分形维数，划分隧道衬砌裂缝的病害等级。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的隧道衬砌裂缝病害评价方法，所述获取隧道衬砌裂缝的图像，包括：将含有裂缝的隧道衬砌划分为若干区段，并在每一区段的路面中心处对该区段衬砌进行分块拍摄，得到该区段隧道衬砌裂缝的分块图像。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的隧道衬砌裂缝病害评价方法，所述对所述图像进行叠合，得到隧道衬砌裂缝分布平面图像，包括：对所述分块图像进行曲率修改，得到与隧道衬砌弧度相同的分块图像；将所述分块图像进行叠合，得到有弧度的隧道衬砌裂缝图像；对所述有弧度的隧道衬砌裂缝图像进行UV分解，根据隧道衬砌的弧面角度进行展开，得到隧道衬砌裂缝分布平面图像。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的隧道衬砌裂缝病害评价方法，所述采用三维分形理论的计盒法得到所述隧道衬砌裂缝三棱柱体三维图像的分形维数，包括：采用不同边长的正立方体覆盖所述隧道衬砌裂缝三棱柱体三维图像，并记录正立方体的边长及对应的覆盖所述隧道衬砌裂缝三棱柱体三维图像中的裂缝三棱柱体的正立方体数量；并对所述边长的对数和所述正立方体数量的对数进行最小二乘拟合；获取最小二乘拟合后的直线斜率，则所述隧道衬砌裂缝三棱柱体三维图像的分形维数为所述直线斜率的绝对值。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的隧道衬砌裂缝病害评价方法，所述根据所述分形维数，划分隧道衬砌裂缝的病害等级，包括：分别运用计盒法和模糊数学方法计算裂缝病害的分维数和健康值，通过二者之间的对应关系建立基于分形维数的裂缝病害等级划分，得到不同病害等级对应的分形维数区间范围。