海底隧道健康监测系统

厦门翔安海底隧道健康监测系统

翔安海底隧道

结构健康监测/ 结构健康监测/长期监测系统

西 南 交 通 大 学 土 木 学 院 二 0 一 0 年 六 月

厦门翔安海底隧道健康监测系统

汇 报 内 容

一、概述 二、健康监测系统的构建 三、健康诊断评估

厦门翔安海底隧道健康监测系统

翔安海底隧道结构健康监测系统

厦门翔安海底隧道健康监测系统

1.1 定义

结构健康监测系统： 结构健康监测系统 结构健康监测系统是近年来发展起来的一种仿生智能系统，它能够对结构 性能进行实时监测，及时发现结构内部损伤的位置和程度，并对结构的健 康状况做出诊断和评价，以便做出相应的维护决策。它是一种可靠、有效 的监测方法。

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1.2 应用现状早期地震监测、警报系统 衬砌应变监测系统 超声波监测涌水量系统 光学性隧道断面测定系统 土压力监测系统 孔隙水压力监测系统 隧道衬砌应变系统 二维隧道收敛量测系统

由于健康监测系统 成本较高，因此目 前主要应用于造价 昂贵、对可靠性要 求较高的工程结构 中，如大型桥梁、 隧道、建筑结构、 水库大坝及海上平 台等。韩国首尔地铁隧道 结构健康监测系统 日本青函海底隧道 结构健康监测系统

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1.3 翔安海底隧道结构健康监测必要性

翔安海底隧道自身特点： 翔安海底隧道自身特点： 我国第一条海底隧道，缺少相关的建设经验； 地质条件复杂：穿越多条风化囊槽带、断层破碎带，围岩条件极差； 局部地段结构受力复杂：如隧道和竖井连接地段。

鉴于此，为保证隧道建成后，结构能够长期处于良好的使用功能状态，因 此需要对结构进行长期的健康监测，以便掌握隧道结构变化状态，判断隧 道结构可靠性，并进而采取相应的控制措施。

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翔安海底隧道结构健康监测系统

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2.1 监测断面布置

断面布置原则 隧道穿越的风化囊槽地段； 洞深浅埋地段； 断层破碎带； 软硬岩交界面处； 竖井等地质条件较差地段； 隧道洞身支护结构变异可能性较大的地段。

确定本隧道监测断面：左线9个，右线9个，服务洞1个，共19个。

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2.1 监测断面布置

海底隧道左线隧道健康监测断面布置图

海底隧道右线隧道健康监测断面布置图

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2.1 监测断面布置隧道名称 断面编号 1 2 3 4 主洞 左线 5 6 7 8 9 服务洞 10 11 12 13 14 主洞 右线 15 16 17 18 19 衬砌类型 S5b S5b S5d S1 S5d S5d S5d S2a S5d SF5d S5d S5d S4b S4b S4b S5d SJ2 SJ2 SJ2 断面里程 ZK7+050 ZK7+152 ZK8+283 ZK8+850 ZK8+905 ZK8+910 ZK8+915 ZK9+030 ZK10+188 NK8+950 YK8+400 YK8+983 YK10+676 YK10+680 YK10+686 YK11+050 YK11+290 YK11+300 YK11+305 地质条件 软岩、浅埋 软硬交界、浅埋 风化囊(槽)、二长岩脉、F1 Ⅰ级围岩 风化囊(槽)、二长岩脉、F4 风化囊(槽)、二长岩脉、F4 风化囊(槽)、二长岩脉、F4 Ⅱ级围岩 F2 风化囊(槽) 风化囊(槽) 、

二长岩脉 风化囊(槽) 风化囊(槽)、辉绿岩脉 风化囊(槽)、辉绿岩脉 风化囊(槽)、辉绿岩脉 风化囊(槽) 、二长岩脉 竖井 竖井 竖井

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2.2 监测项目

翔安海底隧道健康监测项目

位移量测

应力量测

地震监测

隧 道 收 敛

拱 顶 下 沉

初 期 支 护 水 压 力

围岩 和初 期支 护接 触压 力

锚 杆 轴 力

钢 支 撑 内 力

二 次 衬 砌 水 压 力

初期 支护 和二 次衬 砌接 触压 力

二 次 衬 砌 内 力

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2.2 监测项目健康监测项目说明表项目编号 A B C D E F G H I J 项目名称 初期支护水压力 围岩-初支间接触压力 锚杆内力 钢支撑内力 二次衬砌水压力 初支-二衬间接触压力 二次衬砌内力 二次衬砌表面应变 地震加速度监测 位移监测 监测目的 掌握初期支护承受水压力大小 掌握初期支护承受围岩压力大小 掌握锚杆支护受力情况 掌握钢支撑受力情况 掌握二次衬砌承受渗水压力大小 掌握二次衬砌承受围岩压力大小 掌握二次衬砌受力情况 掌握二次衬砌表面应变与受力间关系 掌握地震时二次衬砌地震加速度情况 掌握二次衬砌变形情况

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2.2 监测项目各监测断面监测项目表隧道 名称 断面 编号 1 2 3 4 主洞 左线 5 6 7 8 9 服务隧道 10 11 12 13 主洞 右线 14 15 16 17 18 19 断面里程 ZK7+050 ZK7+150 ZK8+283 ZK8+850 ZK8+905 ZK8+910 ZK8+915 ZK9+030 ZK10+188 NK8+950 YK8+400 YK8+983 YK10+676 YK10+680 YK10+686 YK11+050 YK11+295 YK11+300 YK11+305 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 监测项目 A B C D E F G √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ H I J

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2.3 监测仪器选择

监测所需仪器 水压计、压力盒、钢筋计、应变计、地震加速度仪、位移计等。 监测仪器类型 考虑到海底隧道海水的腐蚀性问题，因此选择的仪器类型必须具有抗腐蚀 性性能。 据此，选择的监测仪器以光纤传感器为主，普通的传感器为辅。 光纤传感器为主，普通的传感器为辅 光纤传感器为主

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2.3 监测仪器选择

光纤光栅混凝土应变计

光纤光栅钢筋计

光纤光栅表面应变计

压力盒

水压计

地震加速度传感器

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2.4 监测仪器安装SY1

渗压计 隧 道 中 线

SY2

设计高程

SY4

SY3初期支护水压力测点布置