本實(shí)用新型屬于隧道檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)隱蔽質(zhì)量檢測系統(tǒng)，主要面向于隧道結(jié)構(gòu)體的檢測。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)體隱蔽部位的質(zhì)量檢測，常采用的是取樣檢測的有損檢測方法，這種方法的檢測效率和檢測結(jié)果的可靠性都不高，且對隧道結(jié)構(gòu)體造成破壞，可能引起嚴(yán)重的后果。

因此，迫切需要一種能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確，且不會破壞隧道結(jié)構(gòu)體的檢測系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有的有損檢測法的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)體隱蔽部位的快速精準(zhǔn)檢測和智能診斷，且不會破壞隧道結(jié)構(gòu)體的無損檢測系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)隱蔽質(zhì)量無損檢測系統(tǒng)，包括：隱蔽部位掃描單元、分析診斷處理器；

隱蔽部位掃描單元包括管片壓漿分布模型處理器、電磁波發(fā)射器和電磁波接收器；電磁波發(fā)射器具有電磁波發(fā)射天線，電磁波接收器具有電磁波接收天線；電磁波發(fā)射天線和電磁波接收天線緊貼管片壁布置；管片壓漿分布模型處理器包括電磁波觸發(fā)端口、信號接收端口；電磁波觸發(fā)端口連接電磁波發(fā)射器，信號接收端口連接電磁波接收器；

分析診斷處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接管片壓漿分布模型處理器的數(shù)據(jù)輸出端；分析診斷處理器包括預(yù)置源數(shù)據(jù)模塊，預(yù)置源數(shù)據(jù)模塊包含管片壓漿各特征數(shù)據(jù)；

其中，電磁波發(fā)射天線用于向壁后漿體發(fā)射電磁波，電磁波接收天線用于接收壁后漿體反射回的電磁波信號并通過電磁波接收器發(fā)送給管片壓漿分布模型處理器；管片壓漿分布模型處理器用于控制電磁波發(fā)射器與電磁波接收器的發(fā)射與接收，并根據(jù)反射回的電磁波信號計算處理得到管片壓漿分布模型；

分析診斷處理器用于對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，得到壁后漿體的各參數(shù)，以及將上述參數(shù)與預(yù)置源數(shù)據(jù)模塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，生成診斷報告。

進(jìn)一步地，還包括管片壓漿分布模型存儲器，管片壓漿分布模型存儲器的數(shù)據(jù)輸入端連接管片壓漿分布模型處理器。

進(jìn)一步地，還包括顯示器，分析診斷處理器設(shè)有圖像輸出端口，以連接顯示器并輸出診斷報告。

進(jìn)一步地，管片壓漿分布模型存儲器均設(shè)有圖像輸出端口，連接顯示器，以直接顯示管片壓漿分布模型。

進(jìn)一步地，在電磁波接收器和管片壓漿分布模型處理器之間設(shè)置轉(zhuǎn)換裝置，電磁波接收器和管片壓漿分布模型處理器之間有直接互連的數(shù)據(jù)端口，以及通過轉(zhuǎn)換裝置連接的數(shù)據(jù)端口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

本實(shí)用新型利用電磁波掃描圖像，結(jié)合設(shè)定圖像特征對隱蔽質(zhì)量進(jìn)行分析判斷，具有抗干擾性強(qiáng)、探測范圍廣、分辨率高等無損檢測優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)體狀態(tài)及時、高效、精準(zhǔn)檢測。并且，由于是采用電磁波掃描，不需要從隧道進(jìn)行取樣觀察，對隧道沒有傷害。無損檢測技術(shù)的產(chǎn)生，為盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)隱蔽質(zhì)量的檢測帶來了效率和精度的極大提升。

附圖說明

圖1是盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)隱蔽質(zhì)量無損檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)隱蔽質(zhì)量無損檢測方法流程圖；

圖3是本實(shí)用新型管片壓漿模型切分方法示意圖；

圖4是本實(shí)用新型管片壁后注漿厚度計算方法示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

請參照圖1，本實(shí)用新型的盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)隱蔽質(zhì)量無損檢測系統(tǒng)，包括：隱蔽部位掃描單元、分析診斷處理器。

隱蔽部位掃描單元包括管片壓漿分布模型處理器、電磁波發(fā)射器和電磁波接收器；電磁波發(fā)射器具有電磁波發(fā)射天線，電磁波接收器具有電磁波接收天線；電磁波發(fā)射天線和電磁波接收天線緊貼管片壁布置；管片壓漿分布模型處理器包括電磁波觸發(fā)端口、信號接收端口；電磁波觸發(fā)端口連接電磁波發(fā)射器，信號接收端口連接電磁波接收器。

分析診斷處理器的數(shù)據(jù)輸入端連接管片壓漿分布模型處理器的數(shù)據(jù)輸出端；分析診斷處理器包括預(yù)置源數(shù)據(jù)模塊，預(yù)置源數(shù)據(jù)模塊包含管片壓漿各特征數(shù)據(jù)。

其中，電磁波發(fā)射天線用于向壁后漿體發(fā)射電磁波，電磁波接收天線用于接收壁后漿體反射回的電磁波信號并通過電磁波接收器發(fā)送給管片壓漿分布模型處理器；管片壓漿分布模型處理器用于控制電磁波發(fā)射器與電磁波接收器的發(fā)射與接收，并根據(jù)反射回的電磁波信號計算處理得到管片壓漿分布模型。

分析診斷處理器用于對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，得到壁后漿體的各參數(shù)，以及將上述參數(shù)與預(yù)置源數(shù)據(jù)模塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，生成診斷報告。

該系統(tǒng)還包括管片壓漿分布模型存儲器，管片壓漿分布模型存儲器的數(shù)據(jù)輸入端連接管片壓漿分布模型處理器。還包括顯示器，分析診斷處理器設(shè)有圖像輸出端口，以連接顯示器并輸出診斷報告。

在本實(shí)施例中，所有數(shù)據(jù)和模型均通過分析診斷處理器發(fā)送到顯示器進(jìn)行顯示，顯示結(jié)果可以是整合了檢測診斷結(jié)果的模型，也可以是管片壓漿分布模型存儲器內(nèi)的原始模型。分析診斷處理器還包括連接管片壓漿分布模型存儲器的數(shù)據(jù)端口，以直接調(diào)取管片壓漿分布模型進(jìn)行分析及診斷。

在其他實(shí)施例中，管片壓漿分布模型存儲器均設(shè)有圖像輸出端口，連接顯示器，以直接顯示管片壓漿分布模型。管片壓漿分布模型存儲器還可以設(shè)置連接分析診斷處理器的輸入端口，以接收并存儲由分析診斷處理器處理得到的包含了分析診斷數(shù)據(jù)的管片壓漿分布模型。

在其他實(shí)施例中，還可以在電磁波接收器和管片壓漿分布模型處理器之間設(shè)置轉(zhuǎn)換裝置，對于能夠直接由管片壓漿分布模型處理器和由電磁波接收器接收識別的電磁波信號，仍然直接由電磁波接收器與管片壓漿分布模型處理器進(jìn)行傳輸和處理；對于管片壓漿分布模型處理器或電磁波接收器不能直接識別的電磁波信號，通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成可識別信號后，再進(jìn)行傳輸。

下面參照圖2-4對盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)隱蔽質(zhì)量檢測方法的流程進(jìn)行詳細(xì)說明。

盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)隱蔽質(zhì)量檢測方法包括5個環(huán)節(jié)：準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，掃描環(huán)節(jié)、識別環(huán)節(jié)、計算環(huán)節(jié)和判斷環(huán)節(jié)。準(zhǔn)備環(huán)節(jié)需要為掃描環(huán)節(jié)準(zhǔn)備掃描所需要的環(huán)境并設(shè)置檢測參數(shù)，設(shè)置合適的檢測平臺上層應(yīng)與隧道拱頂間距，天線中心頻率f_c根據(jù)檢測深度選擇，時窗t根據(jù)如下公式計算：

其中h為最大檢測深度，v為電磁波在介質(zhì)中的傳播速度。

根據(jù)Nyquist采樣定律，采用頻率f_s應(yīng)大于信號頻率兩倍即：

f_s≥2f_c

掃描環(huán)節(jié)中，應(yīng)沿隧道方向保持勻速平穩(wěn)行進(jìn)，注意每隔5m做一個標(biāo)記，并確保天線緊貼隧道表面。

識別環(huán)節(jié)中，掃描環(huán)節(jié)接收到的反射電磁波在程序中處理形成垂直二維剖面圖像，二維圖像經(jīng)三維化程序的處理形成三維的管片壓漿分布模型，模擬管片壁后注漿在空間中的分布狀態(tài)。取一環(huán)管片的管片壓漿分布模型為例，該環(huán)管片壓漿分布模型為空心圓柱體形，空心區(qū)域的直徑為管片環(huán)內(nèi)徑，空心圓柱體的半徑掃描深度。如圖2-(2)所示，過空心圓柱體中心軸線的平面束將模型等分為360個扇形區(qū)域，扇形區(qū)域角度為1°；如圖2-(3)所示，再以空心圓柱體中心軸線為軸，半徑差為1cm同軸圓柱面繼續(xù)切分模型；如圖2-(4)所示，最后在空心圓柱體中心軸線上以1cm為間隔，作垂直于空心圓柱體中心軸線的平面繼續(xù)切分扇形區(qū)域。管片壓漿分布模型被分割成若干小分塊，將每個小分塊的體積看作近似相等，通過定義注漿區(qū)域和空腔區(qū)域的圖像特征，經(jīng)識別算法對每一小分塊區(qū)域進(jìn)行分析，將小分塊區(qū)域定義為巖土分塊、注漿分塊和空腔分塊。

計算環(huán)節(jié)對識別環(huán)節(jié)識別出的注漿分塊和空腔分塊做進(jìn)一步計算，對注漿分塊，分析判斷每一小分塊的注漿密實(shí)度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，輸出每一注漿區(qū)域的密實(shí)度值為達(dá)標(biāo)或不達(dá)標(biāo)，當(dāng)相鄰密實(shí)度不達(dá)標(biāo)小分塊累計體積大于給定標(biāo)準(zhǔn)時，將該相鄰區(qū)域設(shè)置為密實(shí)度過低區(qū)域；對于空腔分塊，當(dāng)相鄰密實(shí)度不達(dá)標(biāo)區(qū)域累計體積大于給定標(biāo)準(zhǔn)時，將該相鄰區(qū)域設(shè)置為疑似空腔區(qū)域，該相鄰區(qū)域體積為小分塊體積之和。計算管片上某一點(diǎn)的壁后注漿厚度，如圖3所示，由管片中心線上一點(diǎn)發(fā)出一條垂直于中心線段射線穿過壁后注漿區(qū)域，與注漿區(qū)域交于兩點(diǎn)A、B，坐標(biāo)分別為(X_a，Y_a，Z_a)和(X_b，Y_b，Z_b)，根據(jù)A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)，以該射線為軸，半徑為δ(任給ε∈R，δ<ε)的圓柱區(qū)域的注漿厚度D的計算公式如下：

判斷環(huán)節(jié)根據(jù)設(shè)定的評價標(biāo)準(zhǔn)對計算環(huán)節(jié)的計算結(jié)果做出判斷，若管片注漿厚度D低于設(shè)定值則判定該環(huán)管片壓漿欠厚，密實(shí)度過低區(qū)域體積大于設(shè)定閾值判定該區(qū)域密實(shí)度不合格，疑似空腔區(qū)域體積大于設(shè)定閾值判定該為空腔，最終完成盾構(gòu)法隧道結(jié)構(gòu)隱蔽質(zhì)量檢測方法。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。