CN112255393B - 一种污水隧道结构损伤风险评级方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水隧道结构损伤风险评级方法及装置，属于岩土工程地下空间领域，其中，方法的实现包括：进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型；通过强度劣化模型预测实际运营隧道的强度状况，根据实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价。通过本发明可以有效了解运行期污水隧道结构的风险情况。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程地下空间领域，更具体地，涉及一种污水隧道结构损伤风险评级方法及装置。
背景技术
污水隧道由于污水腐蚀环境下工作，隧道衬砌结构将不可避免的受到腐蚀作用，长期作用下，衬砌结构将产生损伤，影响隧道使用安全。所以需要对结构的损伤情况进行评价，以了解结构安全情况。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种污水隧道结构损伤风险评级方法及装置，以便了解污水隧道运行期的结构安全状况，指导隧道的安全运营。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种污水隧道结构损伤风险评级方法，包括：
进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型；
通过所述强度劣化模型预测实际运营隧道的强度状况，根据所述实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价。
在一些可选的实施方案中，在所述进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型之前，所述方法还包括：
建立反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系；
采用腐蚀传感器实时监测衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据；
根据所述腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系，由实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据得到衬砌结构的强度。
在一些可选的实施方案中，所述进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型，包括：
以实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据作为预测模型的输入，对所述预测模型进行训练得到强度劣化模型，其中，所述预测模型的输出数据为隧道衬砌结构钢筋混凝土试样的强度值，所述预测模型反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系。
在一些可选的实施方案中，所述腐蚀状况数据包括：PH值、钢筋极化电阻、混凝土电阻率及CL-浓度中的两种及其以上组合。
在一些可选的实施方案中，所述根据所述实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价，包括：
将所述实际运营隧道的强度状况与预设阈值进行比较，划分成若干等级，其中，等级用于反应风险情况，等级越高风险越大，各级别对应的预设阈值按照预测强度与设计强度值的比值确定。
按照本发明的另一个方面，提供了一种污水隧道结构损伤风险评级装置，包括：
模型构建模块，用于进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型；
风险评价模块，用于通过所述强度劣化模型预测实际运营隧道的强度状况，根据所述实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价。
在一些可选的实施方案中，所述装置还包括：
数据处理模块，用于建立反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系；采用腐蚀传感器实时监测衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据；根据所述腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系，由实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据得到衬砌结构的强度。
在一些可选的实施方案中，所述模型构建模块，用于以实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据作为预测模型的输入，对所述预测模型进行训练得到强度劣化模型，其中，所述预测模型的输出数据为隧道衬砌结构钢筋混凝土试样的强度值，所述预测模型反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系。
在一些可选的实施方案中，所述腐蚀状况数据包括：PH值、钢筋极化电阻、混凝土电阻率及CL-浓度中的两种及其以上组合。
在一些可选的实施方案中，所述风险评价模块，用于将所述实际运营隧道的强度状况与预设阈值进行比较，划分成若干等级，其中，等级用于反应风险情况，等级越高风险越大，各级别对应的预设阈值按照预测强度与设计强度值的比值确定。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
通过进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型；通过强度劣化模型预测实际运营隧道的强度状况，根据实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价。通过本发明可以有效了解运行期污水隧道结构的风险情况。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种污水隧道结构损伤风险评级方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示是本发明实施例提供的一种污水隧道结构损伤风险评级方法的流程示意图，在图1所示的方法中包括以下步骤：
S101：进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型；
作为一种优选的实施方式，可以通过在实验室环境下进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型。
在一些可选的实施方案中，在步骤S101之前，上述方法还包括：
建立反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系；
其中，可以在实验室环境下建立反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系。
采用腐蚀传感器实时监测衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据；
其中，可以在实验室环境下采用腐蚀传感器实时监测衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据。
根据腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系，由实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据得到衬砌结构的强度。
其中，通过实验可以得到衬砌结构在腐蚀环境下的各种状况下的腐蚀数据与其对应的衬砌结构强度，可以作为预测模型训练的训练数据。
在一些可选的实施方案中，步骤S101可以通过以下方式实现：
以实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据作为预测模型的输入，对预测模型进行训练得到强度劣化模型，其中，预测模型的输出数据为隧道衬砌结构钢筋混凝土试样的强度值，预测模型反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系。
其中，可以采用各种回归和预测方法，比如神经网络算法为预测模型，预测模型的输入数据为腐蚀传感器采集的数据，主要为PH值、钢筋极化电阻、混凝土电阻率、CL-浓度等(采集的内容可以根据采用的具体传感器进行调整，一般最少为2项)，输出的数据为隧道衬砌结构钢筋混凝土试样的强度值。
其中，预测模型的训练数据可以通过实验室环境下室内衬砌结构的腐蚀试验获得，训练数据为衬砌结构在腐蚀环境下的各种状况下的腐蚀数据及与其对应的衬砌结构强度。
S102：通过强度劣化模型预测实际运营隧道的强度状况，根据实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价。
在一些可选的实施方案中，步骤S102可以通过以下方式实现：
将实际运营隧道的强度状况与预设阈值进行比较，划分成若干等级，其中，等级用于反应风险情况，等级越高风险越大。
其中，在隧道实际运营时在衬砌结构中布设腐蚀传感器采集腐蚀数据，根据采集的腐蚀数据，按照已经建立的强度劣化模型来预测实际衬砌结构的强度。
在本发明实施例中，可以将预测结构强度与各种类型的预设阈值进行比较，划分出若干个等级，比如安全、低风险、中风险、高风险四个级别。四个级别对应的阈值按照预测强度与设计强度值的比值R确定，比如：隧道结构设计值为100单位时，预测强度大于150单位，则R＝1.5，表示结构处于安全级别，其他等级可按照下表1划分。
表1风险级别划分表
| 风险级别 | 安全程度 | 强度比值R |
| 一级 | 安全 | R≥1.5 |
| 二级 | 低风险 | 1.5＞R≥1.3 |
| 三级 | 中风险 | 1.3＞R≥1.15 |
| 四级 | 高风险 | 1.15＞R |
在本发明的另一实施例中，还提供了一种污水隧道结构损伤风险评级装置，包括：
模型构建模块，用于进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型；
风险评价模块，用于通过强度劣化模型预测实际运营隧道的强度状况，根据实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价。
在一些可选的实施方案中，上述装置还包括：
数据处理模块，用于建立反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系；采用腐蚀传感器实时监测衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据；根据腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系，由实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据得到衬砌结构的强度。
在一些可选的实施方案中，模型构建模块，用于以实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据作为预测模型的输入，对预测模型进行训练得到强度劣化模型，其中，预测模型的输出数据为隧道衬砌结构钢筋混凝土试样的强度值，预测模型反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系。
在一些可选的实施方案中，腐蚀状况数据包括：PH值、钢筋极化电阻、混凝土电阻率及CL-浓度中的两种及其以上组合。
在一些可选的实施方案中，风险评价模块，用于将实际运营隧道的强度状况与预设阈值进行比较，划分成若干等级，其中，等级用于反应风险情况，等级越高风险越大，各级别对应的预设阈值按照预测强度与设计强度值的比值确定。
其中，各模块的具体实施方式可以参考上述方法实施例的描述，本发明实施例将不再复述。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种污水隧道结构损伤风险评级方法，其特征在于，包括：
进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型；
通过所述强度劣化模型预测实际运营隧道的强度状况，根据所述实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价；
在所述进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型之前，所述方法还包括：
建立反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系；
采用腐蚀传感器实时监测衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据；
根据所述腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系，由实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据得到衬砌结构的强度；
所述根据所述实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价，包括：
将所述实际运营隧道的强度状况与预设阈值进行比较，划分成若干等级，其中，等级用于反应风险情况，等级越高风险越大，各级别对应的预设阈值按照预测强度与设计强度值的比值确定；
所述进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型，包括：
以实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据作为预测模型的输入，对所述预测模型进行训练得到强度劣化模型，其中，所述预测模型的输出数据为隧道衬砌结构钢筋混凝土试样的强度值，所述预测模型反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系；
所述腐蚀状况数据包括：PH值、钢筋极化电阻、混凝土电阻率及CL-浓度。
2.一种污水隧道结构损伤风险评级装置，其特征在于，包括：
模型构建模块，用于进行衬砌结构的腐蚀试验，建立衬砌结构的强度劣化模型；
风险评价模块，用于通过所述强度劣化模型预测实际运营隧道的强度状况，根据所述实际运营隧道的强度状况对隧道的损伤风险进行评价；
所述装置还包括：
数据处理模块，用于建立反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系；采用腐蚀传感器实时监测衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据；根据所述腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系，由实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据得到衬砌结构的强度；
所述风险评价模块，用于将所述实际运营隧道的强度状况与预设阈值进行比较，划分成若干等级，其中，等级用于反应风险情况，等级越高风险越大，各级别对应的预设阈值按照预测强度与设计强度值的比值确定；
所述模型构建模块，用于以实时监测的衬砌结构在腐蚀环境下的腐蚀状况数据作为预测模型的输入，对所述预测模型进行训练得到强度劣化模型，其中，所述预测模型的输出数据为隧道衬砌结构钢筋混凝土试样的强度值，所述预测模型反应腐蚀状况数据与结构抗压强度的关系；
所述腐蚀状况数据包括：PH值、钢筋极化电阻、混凝土电阻率及CL-浓度。
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