CN112326785A - 同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法，包括以下步骤：在系统系统抽样的基础上，融合检测参量变化梯度、结构的重要性、结构灾变风险程度设置测区测点；根据数据品质和噪音特点设计不同时窗和滤波器以消除各种噪音，把沿隧道测线的数据以波形的形式按距离大小排列并直观展现波形沿测线的变化；提取波形的平均振幅变化(冲击响应强度)描述介质对冲击振源的响应大小，作为盾构同步注浆隧道壁后充填状态和密实程度的评价指标。本发明采用冲击映像法，通过构建符合盾构隧道工程特点的检测方法、波动数据信息的科学处理和三维成像、基于概率密度的充填效果评价方法，实现盾构同步注浆效果的综合评价。
Description
技术领域
本发明涉及盾构隧道施工质量监测检测的技术领域，特别涉及盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法。
背景技术
盾构施工过程中，当管环拼装完成、盾尾脱出后，管环外侧与土体开挖面之间会形成厚度约50mm的环形空隙，对盾构机空间姿态及周边建筑物变形位移产生重要影响。为确保盾构姿态稳定、减少地层损失、防范周边建筑环境不良影响，必须进行同步注浆。由于地层的渗透性差异、地下水的渗流及其对浆液的稀释作用等，同步注浆渗透、扩散、充填及其空间分布状态因工程而异且难以准确预测判断，导致注浆参数的控制具有很大盲目性，从而使隧道工程的施工安全和技术指标控制具有较大风险。
近年来，结合工程需要，人们将探地雷达技术应用于盾构壁后注浆质量的检测，逐步形成基于探地雷达的注浆状态检测方法。由于砂性地层盾构同步注浆浆液充填程度及密实度呈现各向异性、非均匀性，且浆液填充结构具有显著区域差异性，采用离散式无损探测方法检测和评价充填质量，除了设备的精度要求外，测区和测点布置方式、设备参数的选择、指标体系的建立以及评价方法等对评价的准确性至关紧要。迄今的监测检测研究成果主要集中于数据的采集及其三维成像，而在评价方法及其指标体系构建等方面尚无系统研究成果。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法，采用冲击映像法，通过构建符合盾构隧道工程特点的检测方法、波动数据信息的科学处理和三维成像、基于概率密度的充填效果评价方法，实现盾构同步注浆效果的综合评价。为了实现本发明的上述目的，提供了盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法，包括以下步骤：
S1、在系统系统抽样的基础上，融合检测参量变化梯度、结构的重要性、结构灾变风险程度设置测区测点；
S2、根据数据品质和噪音特点设计不同时窗和滤波器以消除各种噪音、然后把沿隧道测线的数据以波形的形式按距离大小排列并直观展现波形沿测线的变化；
S3、提取波形的平均振幅变化(冲击响应强度)描述介质对冲击振源的响应大小，作为盾构同步注浆隧道壁后充填状态和密实程度的评价指标；
S4、进行充填状态的空间定位和测区充填程度评价。
优选的，所述步骤S1还包括以下步骤：
S11、对选定的检测工程区域，采用系统抽样的方法沿盾构隧道轴向等间距布置检测断面，沿隧道断面按等角度确定测线位置，过已定点位布置水平检测测线，进行普查式检测；
S12、调研工程的差异性、重要性，根据需要采用系统抽样方式局部加密测点；或根据系统抽样普查监测结果的差异性及其风险程度进行系统抽样加密检测；
S13、现场进行测区、测线及测点的标定。
优选的，所述步骤S2还包括以下步骤：
S21、制作适用于盾构隧道内检测的传感器放置结构、高空作业移动台车，落实电源、照明等隧道内检测作业条件；
S22、进行检测和数据采集。
优选的，所述步骤S22包括以下步骤：
S211、在测线的始点布置一个检波器，在离开检波器X0(称为检波距)距离处激发弹性波并记录由检波器接收到的弹性波，完成第一个点的数据采集；
S212、保持检波器和激发点的相对距离不变，把激发点和检波点都向前移动DX米，进行第二个点的数据采集；
S213、重复第二步直至整条测线的数据采集完。
优选的，所述步骤S4还包括以下步骤：
S41、采用波形特征的傅氏变换和三维重构，实现浆液分布空间定位；
S42、建立基于冲击响应强度的充填程度等级及其指标体系，实现测点位置注浆充填程度评价；
S43、针对检测获得的数据样本空间，引进冲击响应强度数值区间概率密度函数和概率积分方法，实现基于样本概率的注浆效果综合评价。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：优化测区测点布置、建立波形分布及冲击响应强度概率密度函数和风险演化函数，定量评价各测区及测线的充填状态及风险；并通过检测区域内概率密度函数在对应风险区域的积分，建立盾构隧道同步注浆壁后充填状态综合评价体系，以满足软土盾构隧道同步注浆设计和施工要求。
附图说明
图1为根据本发明的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法的测区及测线典型布置图；
图2为根据本发明的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法的冲击映像法数据采集方法示意图；
图3为根据本发明的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法的测点波形时间分布图；
图4为根据本发明的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法的振幅时间分布图；
图5为根据本发明的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法的测点冲击响应强度；
图6为根据本发明的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法的基于傅氏变换和三维重构的浆液充填定量及其空间定位图；
图7为根据本发明的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法的基于样本概率的注浆效果综合评价图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1及图3-5，盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法，包括以下步骤：
S1、在系统抽样的基础上，融合检测参量变化梯度、结构的重要性、结构灾变风险程度设置测区测点；
S2、根据数据品质和噪音特点设计不同时窗和滤波器以消除各种噪音、然后把沿隧道测线的数据以波形的形式按距离大小排列并直观展现波形沿测线的变化；
S3、提取波形的平均振幅变化(冲击响应强度)描述介质对冲击振源的响应大小，作为盾构同步注浆隧道壁后充填状态和密实程度的评价指标；
S4、进行充填状态的空间定位和测区充填程度评价。
参照图1，所述步骤S1还包括以下步骤：
S11、对选定的检测工程区域，采用系统抽样的方法沿盾构隧道轴向等间距布置检测断面，沿隧道断面按等角度确定测线位置，过已定点位布置水平检测测线，进行普查式检测；
S12、调研工程的差异性、重要性，根据需要采用系统抽样方式局部加密测点；或根据系统抽样普查监测结果的差异性及其风险程度进行系统抽样加密检测；
S13、现场进行测区、测线及测点的标定。
进一步的，所述步骤S2还包括以下步骤：
S21、制作适用于盾构隧道内检测的传感器放置结构、高空作业移动台车，落实电源、照明等隧道内检测作业条件；
S22、进行检测和数据采集。
参照图2，所述步骤S22包括以下步骤：
S211、在测线的始点布置一个检波器，在离开检波器X0(称为检波距)距离处激发弹性波并记录由检波器接收到的弹性波，完成第一个点的数据采集；
S212、保持检波器和激发点的相对距离不变，把激发点和检波点都向前移动DX米，进行第二个点的数据采集；
S213、重复第二步直至整条测线的数据采集完。
参照图6-7，所述步骤S4还包括以下步骤：
S41、采用波形特征数据信息的的傅氏变换和三维重构及其彩色云图，实现浆液分布空间定位，进行充填状态的空间定位和测区充填程度直观显示；
S42、建立基于冲击响应强度的充填程度等级及其指标体系，实现测点位置注浆充填程度评价，通过模拟实验确定冲击响应强度各分级阈值{AI,AII,AIII,AIV}，将工程现场冲击映像法实测计算获得的冲击响应强度用于定量评价测点隧道壁后充填状态评价。从而实现基于冲击映像法的同步注浆充填状态的定位及定量评价，如下表一所示：
表一同步注浆充填程度等级
S43、针对检测获得的数据样本空间，引进冲击响应强度数值区间概率密度函数和概率积分方法，实现基于样本概率的注浆效果综合评价，针对检测数据样本空间，采用冲击响应强度数值区间概率密度函数和概率积分方法，即：高斯概率密度的一般表达式(1)和式(2)。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (5)
1.盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在系统抽样的基础上，融合检测参量变化梯度、结构的重要性、结构灾变风险程度设置测区测点；
S2、根据数据品质和噪音特点设计不同时窗和滤波器以消除各种噪音、然后把沿隧道测线的数据以波形的形式按距离大小排列并直观展现波形沿测线的变化；
S3、提取波形的平均振幅变化(冲击响应强度)描述介质对冲击振源的响应大小，作为盾构同步注浆隧道壁后充填状态和密实程度的评价指标；
S4、进行充填状态的空间定位和测区充填程度评价。
2.如权利要求1所述的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下步骤：
S11、对选定的检测工程区域，采用系统抽样的方法沿盾构隧道轴向等间距布置检测断面，沿隧道断面按等角度确定测线位置，过已定点位布置水平检测测线，进行普查式检测；
S12、调研工程的差异性、重要性，根据需要采用系统抽样方式局部加密测点；或根据系统抽样普查监测结果的差异性及其风险程度进行系统抽样加密检测；
S13、现场进行测区、测线及测点的标定。
3.如权利要求1所述的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法，其特征在于，所述步骤S2还包括以下步骤：
S21、制作适用于盾构隧道内检测的传感器放置结构、高空作业移动台车，落实电源、照明等隧道内检测作业条件；
S22、进行检测和数据采集。
4.如权利要求3所述的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法，其特征在于，所述步骤S22包括以下步骤：
S211、在测线的始点布置一个检波器，在离开检波器X0(称为检波距)距离处激发弹性波并记录由检波器接收到的弹性波，完成第一个点的数据采集；
S212、保持检波器和激发点的相对距离不变，把激发点和检波点都向前移动DX米，进行第二个点的数据采集；
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5.如权利要求1所述的盾构隧道同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法，其特征在于，所述步骤S4还包括以下步骤：
S41、采用波形特征的傅氏变换和三维重构，实现浆液分布空间定位；
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