國內(nèi)外常用的隧道監(jiān)測檢測技術(shù)有哪些？
更新時間：2021-05-13 10:08
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1.截至2019年底，我國現(xiàn)今投入使用的鐵路隧道總長有18041km，城市交通軌道隧道運營里程6736.2km，還有超過10000km 的水工隧道以及大量的綜合管廊。我國的公路隧道每年都會新增1100km，是現(xiàn)今世界上公路隧道規(guī)模最大的國家。
2.長時間的運營使用，隧道會在人為或自然因素的作用下發(fā)生各類病害，主要包括襯砌裂縫和滲漏水、以及列車事故、火災事故、恐怖襲擊、洪水、地震等突發(fā)災害。
3.對隧道進行智能化的監(jiān)測檢測，實現(xiàn)對風險做到有效的事前預控決策，事中迅速應對，事后高效救援，保障隧道的健康運營，具有很大的社會效益和經(jīng)濟效益。
4.隧道的智能檢測主要是通過各種無損檢測技術(shù)對隧道內(nèi)部進行有效檢測，獲取狀態(tài)信息或者圖像等數(shù)據(jù)，再進行病害的判斷，常用的監(jiān)測手段則是采用各種傳感技術(shù)和相應設備進行多方位監(jiān)測檢測，目前常用于監(jiān)測隧道內(nèi)的變形、裂縫、滲漏水等病害。
隧道監(jiān)測檢測技術(shù)
(1)探地雷達技術(shù)
探地雷達法是地下工程中較為常用的一種檢測技術(shù)，主要是利用電磁波在各種材料的介電常數(shù)的差異來檢測和辨識病害ꎮ 電磁波在遇到不同的介質(zhì)界面時會生成反射波和透射波，反射波和透射波的屬性與界面兩邊的不同介電常數(shù)有關(guān)，因此主要是通過提取反射波信號特征進行病害識別。
(2)三維激光掃描技術(shù)
三維激光掃描技術(shù)的基本原理是激光測距原理，即根據(jù)激光往返的時間，結(jié)合激光的速度角度來判斷測點被測點的矢量距離。
(3)沖擊回波技術(shù)
沖擊回波法原理是利用小鋼球或者小錘敲擊混凝土的表面，在混凝土的表面產(chǎn)生應力波，當應力波在混凝土的內(nèi)部進行傳播時，遇到內(nèi)部缺陷會產(chǎn)生反射并且在結(jié)構(gòu)的表面產(chǎn)生微小位移。
(4)紅外探測技術(shù)
紅外探測技術(shù)的原理是根據(jù)物質(zhì)的熱輻射來檢測的ꎮ 世界上的物體只要溫度比絕對零度高，就會產(chǎn)生紅外輻射。
(5)光纖光柵技術(shù)
光纖傳感器的原理是將來自光源的光由光纖進入調(diào)制器，使它與待測的物理量在調(diào)制區(qū)產(chǎn)生相互作用，之后光的光學性質(zhì)(如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)會發(fā)生相應的變化，稱為被調(diào)制的信號光[34] ꎮ 調(diào)制的信號光最后會轉(zhuǎn)化成電信號并與之前的信號相比較來判斷病害。
(6)高清攝像技術(shù)
高清攝像技術(shù)即利用攝像機對隧道內(nèi)影像進行拍攝，然后利用各種數(shù)據(jù)處理算法對收集到的圖像進行分析，從而判斷隧道內(nèi)發(fā)生的各類病害ꎮ 數(shù)字相機現(xiàn)今大多數(shù)運用CCD 相機，該技術(shù)的核心內(nèi)容是如何運用圖像來進行病害的檢測。
隧道監(jiān)測檢測巡檢裝備
隧道的高效精確檢測不僅僅需要技術(shù)，更需要相應的裝備與之配合，來充分發(fā)揮技術(shù)的作用ꎮ 通過將各種技術(shù)搭載在巡檢裝備上，進行綜合的自動智能擬人化巡檢， 是未來發(fā)展的大趨勢ꎮ
(1)無人機
無人機是比較理想的移動檢測載體裝備，不論國內(nèi)還是國外都在努力研究拓展其應用ꎮ 無人機有著體積小、可搖感操控并且能在其上搭載多種傳感器的優(yōu)點，能到達人工不方便進行檢測的地方，因此，無人機在進行數(shù)據(jù)收集方面可以發(fā)揮較大的作用。
(2)巡檢車
巡檢車是當今用得最多的移動檢測裝備，其運用主要是裝載各種檢測設備，例如高清相機、激光傳感器、探地雷達等設備，同時車上還可裝載與設備相應的軟件系統(tǒng)對設備收集到的信息進行分析處理。
(3)巡檢機器人
巡檢機器人目前主要運用于綜合管廊和隧道，是通過攜帶激光設備或者相機來進行視覺檢測，有輪式和履帶式。
（作者：陳湘生，男，湖南湘潭人，深圳大學特聘教授，中國工程院院士，人工凍土力學、隧道與地下工程、特殊巖土工程、建井工程著名專家， 深圳大學土木與交通工程學院院長、深圳大學未來地下城市研究院院長，兼任深圳地鐵集團有限公司技術(shù)委員會主任、煤炭科學研究總院建井研究院院長）
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