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隧道结构非接触式快速检测与健康评估PDF电子书下载

交通运输

• 作 者：黄宏伟着
• 出 版 社：上海：同济大学出版社
• 出版年份：2018
• ISBN：7560875491
• 页数：536 页

图书介绍：本书针对我国当前公路隧道衬砌裂缝、渗漏水和空洞等典型病害，深入分析了隧道衬砌的病害特点、规律及成因，系统阐述了针对隧道衬砌典型病害的非接触式快速检测新技术及健康评估方法和适合于公路隧道的检测设备的研发过程，并结合所研发设备介绍了其实验检验及工程应用案例。本书分为上、中、下三篇。上篇主要讲公路隧道中关于裂缝、渗水、空洞的病害的检测方法，裂缝主要采用机器视觉的方法，渗水主要采用红外成像及特征提取方法，空洞采用自主研发的雷达天线进行检测；中篇主要讲病害检测后的影响分析和健康评估以及综合评估；下篇主要讲设备研发及工程应用案例。 查看图书目录点击购买PDF全本电子书 上一篇：一本书读懂新能源汽车下一篇：桥梁工程施工工艺标准 《隧道结构非接触式快速检测与健康评估》目录 标签：非接触式 非接触 隧道 评估 检测

上篇 隧道病害检测原理及方法1

1 绪论3

1.1 隧道衬砌裂缝检测技术研究现状及问题4

1.1.1 隧道衬砌裂缝病害现状4

1.1.2 隧道衬砌裂缝自动检测技术研究现状9

1.1.3 隧道衬砌裂缝图像识别方法研究现状18

1.1.4 隧道衬砌裂缝检测与图像识别研究存在的主要问题20

1.1.5 隧道衬砌裂缝检测与识别技术的研究内容22

1.2 隧道衬砌渗漏水检测技术研究现状及问题23

1.2.1 隧道衬砌渗漏水病害现状23

1.2.2 隧道衬砌渗漏水病害统计及成因25

1.2.3 隧道衬砌渗漏水病害检测方法30

1.2.4 隧道衬砌渗漏水检测技术研究中存在的主要问题32

1.2.5 隧道衬砌渗漏水检测技术的研究内容33

1.3 隧道衬砌空洞检测技术研究现状及问题34

1.3.1 隧道衬砌空洞病害现状34

1.3.2 隧道衬砌空洞探地雷达天线探测研究现状36

1.3.3 隧道衬砌空洞雷达检测技术的研究内容39

1.4 本章小结39

参考文献39

2 隧道衬砌裂缝检测技术49

2.1 隧道衬砌裂缝机器视觉检测技术试验研究50

2.1.1 概述50

2.1.2 隧道衬砌裂缝机器视觉检测技术基本原理51

2.1.3 隧道衬砌裂缝机器视觉检测技术性能指标52

2.1.4 隧道衬砌裂缝机器视觉检测技术性能影响因素模型试验53

2.1.5 小结62

2.2 隧道衬砌裂缝机器视觉检测系统图像采集技术研究63

2.2.1 概述63

2.2.2 基于卷积滤波和梯度结构相似的隧道衬砌图像质量评价63

2.2.3 基于亮度相似和对比度相似的隧道衬砌裂缝无监督检测71

2.2.4 小结78

2.3 隧道衬砌裂缝图像自动识别及特征提取研究79

2.3.1 概述79

2.3.2 隧道衬砌图像处理基本运算81

2.3.3 基于图像局部网格特征的隧道衬砌裂缝自动识别90

2.3.4 隧道衬砌裂缝特征参数计算98

2.3.5 小结99

2.4 本章小结100

参考文献100

3 隧道渗漏水检测技术105

3.1 隧道渗漏水红外检测系统及辐射特征模拟试验研究106

3.1.1 概述106

3.1.2 隧道衬砌与围岩模拟试验106

3.1.3 渗漏水模拟试验结果与分析107

3.1.5 小结111

3.2 隧道渗漏水及其隐患的红外辐射特征影响因素室内试验研究111

3.2.1 概述111

3.2.2 室内试验方案112

3.2.3 隧道渗漏水红外辐射特征影响因素定量试验115

3.2.4 渗漏水隐患红外辐射规律影响因素室内定量试验127

3.2.5 渗漏水及其隐患的红外辐射特征传热学分析136

3.2.6 小结145

3.3 渗漏水红外辐射特征修正规律及热图像识别研究146

3.3.1 概述146

3.3.2 隧道渗漏水红外辐射特征影响因素关键指标147

3.3.3 渗漏水红外热图像分割153

3.3.4 小结160

3.4 本章小结161

参考文献161

4 隧道空洞检测技术165

4.1 概述166

4.2 探地雷达电磁波用于检测空洞的原理简介166

4.2.1 地下媒质中电磁波的传播特性166

4.2.2 电磁波在分层媒质界面上的反射与透射168

4.2.3 地下媒质中异常体对电磁波的散射170

4.2.4 雷达方程与探测距离171

4.2.5 探地雷达的分辨率172

4.2.6 雷达天线的基本参数173

4.3 VivaldiⅠ型天线的特性分析176

4.3.1 天线的数值方法简介176

4.3.2 Vivaldi Ⅰ型天线的辐射特性177

4.3.3 地层特性对Vivaldi Ⅰ型天线辐射场的影响181

4.3.4 天线高度对天线辐射场的影响188

4.4 地下媒质中异常体对电磁波的散射研究192

4.4.1 空洞对电磁波的散射192

4.4.2 钢板对电磁波的散射193

4.4.3 钢筋对电磁波的散射194

4.4.4 多个异常体对电磁波的散射196

4.5 对Vivaldi Ⅰ型天线的优化与改进技术研究198

4.5.1 Vivaldi Ⅱ型天线（梳状天线）198

4.5.2 Vivaldi Ⅲ型天线（电阻加载天线）201

4.6 本章小结209

参考文献209

中篇 病害影响分析及健康评估213

5 带裂缝隧道衬砌结构稳定性及安全评估研究213

5.1 概述214

5.2 隧道衬砌裂缝稳定性分析方法214

5.2.1 隧道衬砌裂缝病害成因分析214

5.2.2 裂缝力学模型及扩展类型216

5.2.3 裂缝尖端附近的应力场和位移场217

5.2.4 混凝土裂缝扩展的断裂准则219

5.2.5 应力强度因子及计算方法220

5.2.6 隧道衬砌裂缝病害计算模型222

5.2.7 隧道衬砌裂缝稳定系数222

5.2.8 裂缝稳定性分析方法223

5.3 裂缝对隧道衬砌结构稳定性影响的数值分析225

5.3.1 隧道衬砌结构有限元计算模型225

5.3.2 数值计算参数及工况226

5.3.3 隧道衬砌裂缝稳定性计算结果227

5.3.4 计算结果讨论238

5.4 渗水对隧道衬砌裂缝稳定性的影响分析238

5.4.1 孔隙水对裂缝应力强度因子的影响238

5.4.2 渗水对裂缝稳定性影响的分析方法241

5.4.3 渗水对裂缝稳定性影响的计算结果244

5.4.4 计算结果讨论252

5.5 带裂缝隧道衬砌结构安全评估252

5.5.1 隧道安全等级定性划分标准252

5.5.2 隧道衬砌裂缝安全等级判定标准254

5.5.3 隧道衬砌裂缝安全评估方法255

5.5.4 隧道衬砌裂缝安全评估标准258

5.5.5 评估方法应用实例260

5.6 本章小结263

参考文献264

6 隧道衬砌渗漏水病害分析与风险评价研究267

6.1 概述268

6.2 岩石公路隧道渗漏水病害成因分析268

6.2.1 成因研究思路268

6.2.2 事故树分析法269

6.2.3 隧道衬砌渗漏水病害的事故树分析271

6.3 基于衬砌渗漏水的隧道渗流场分析273

6.3.1 隧道衬砌外水压力273

6.3.2 隧道渗流场有限差分模型275

6.3.3 分离式隧道渗流场计算结果分析277

6.3.4 连拱式隧道渗流场计算结果分析282

6.3.5 隧道渗流场计算结果小结287

6.4 岩石隧道渗漏水病害风险评价分析288

6.4.1 隧道渗漏水风险评价指标288

6.4.2 隧道渗漏水风险评价指标权重确定291

6.4.3 隧道渗漏水结构风险评价模型295

6.4.4 隧道渗漏水病害风险综合评价案例分析301

6.5 本章小结306

参考文献306

7 隧道衬砌背后空洞对衬砌结构影响研究309

7.1 概述310

7.2 山岭隧道衬砌背后空洞影响数值计算模型310

7.2.1 空洞大小影响分析313

7.2.2 空洞深度影响分析318

7.2.3 空洞位置影响分析322

7.2.4 隧道断面形式影响分析329

7.2.5 围岩级别影响分析335

7.2.6 围岩水平侧压力系数影响分析341

7.3 多个空洞同时存在对衬砌结构的影响347

7.3.1 拱顶、拱腰同时存在空洞对隧道的影响347

7.3.2 拱顶、拱脚同时存在空洞对隧道的影响350

7.3.3 拱腰、拱脚同时存在空洞对隧道的影响352

7.3.4 两侧拱腰同时存在空洞对隧道的影响354

7.3.5 两侧拱脚同时存在空洞对隧道的影响356

7.4 二次衬砌减薄对隧道的影响358

7.4.1 衬砌减薄对二次结构内力的影响359

7.4.2 衬砌减薄加拱顶空洞对二次衬砌结构内力的影响361

7.4.3 落石冲击对二次衬砌的影响364

7.5 衬砌及背后空洞影响指标的评估标准368

7.6 本章小结370

参考文献371

8 山区公路隧道衬砌健康状态综合评估体系研究373

8.1 概述374

8.2 模糊理论概述374

8.2.1 隧道健康状态的模糊综合评估原理375

8.2.2 隧道健康状态模糊综合评估中的几个重要问题375

8.3 评估指标及评估体系的建立377

8.3.1 评估指标的选取原则377

8.3.2 评估指标的选取377

8.3.3 公路隧道衬砌健康状态评估指标体系的建立384

8.4 公路隧道衬砌健康状态评估等级及标准385

8.4.1 公路隧道衬砌健康状态总体等级的确定385

8.4.2 衬砌裂缝的判定标准389

8.4.3 渗漏水的判定标准393

8.4.4 衬砌背后空洞的判定标准396

8.4.5 衬砌材质劣化的判定标准397

8.4.6 衬砌变形的判定标准400

8.4.7 衬砌起层、剥落的判定标准401

8.4.8 评估指标权重的确定403

8.4.9 隶属函数的确定410

8.5 公路隧道衬砌健康状态的模糊综合评估模型412

8.5.1 确定评估区段412

8.5.2 一级模糊综合评估413

8.5.3 二级模糊综合评估414

8.5.4 衬砌健康状态量化标准414

8.6 程序实现414

8.7 本章小结418

参考文献418

下篇 病害检测设备研发及工程应用423

9 公路隧道病害检测集成设备及分析系统研发423

9.1 公路隧道病害检测集成设备研发424

9.1.1 隧道衬砌裂缝机器视觉检测设备选型424

9.1.2 隧道渗漏水红外检测设备选型434

9.1.3 隧道空洞新型雷达的研发及性能测试437

9.1.4 隧道病害检测车检测系统集成471

9.2 公路隧道病害分析系统研发479

9.2.1 隧道衬砌裂缝病害图像采集软件研发479

9.2.2 隧道衬砌裂缝识别系统研发483

9.2.3 隧道红外图像识别系统研发488

9.2.4 隧道空洞检测雷达数据采集和分析软件开发497

9.3 本章小结498

参考文献499

10 隧道工程应用现场测试及结果分析501

10.1 隧道现场概况502

10.1.1 测试工作概况502

10.1.2 隧道概况502

10.2 CCD扫描检测衬砌裂缝试验502

10.2.1 裂缝检测原理502

10.2.2 检测设备503

10.2.3 采集软件及镜头设置504

10.2.4 测线布置与现场测试505

10.3 红外摄像检测衬砌渗漏水试验513

10.3.1 检测原理513

10.3.2 检测设备及数据采集软件513

10.3.3 测线布置与数据分析514

10.4 探地雷达检测壁后缺陷试验518

10.4.1 探地雷达检测原理518

10.4.2 现场检测设备519

10.4.3 数据采集软件519

10.4.4 测线布置与数据解释519

10.5 本章小结522

附录 探地雷达图像523

附录1.1 凉水沟一号隧道左幅探地雷达图像524

附录1.2 凉水沟二号隧道左幅探地雷达图像526

附录1.3 金竹坪隧道左幅探地雷达图像529

附录1.4 河岩脚隧道左幅探地雷达图像531

索引534

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摘要：本文以《隧道结构非接触式快速检测与健康评估.pdf电子书版文档下载》为研究对象，详细阐述了隧道结构非接触式快速检测与健康评估的理论基础、技术方法、应用实例以及发展趋势。通过分析该文档，旨在为隧道工程领域提供一种高效、便捷的检测与评估手段，确保隧道结构的安全与稳定。

1、理论基础

隧道结构非接触式快速检测与健康评估的理论基础主要包括力学、材料科学、传感器技术、信号处理和计算机技术等。力学分析为隧道结构的受力状态提供了理论依据，材料科学为隧道结构的材料性能提供了支持，传感器技术为非接触式检测提供了技术手段，信号处理和计算机技术为数据分析和评估提供了工具。

在力学分析方面，隧道结构的受力状态可以通过有限元分析等方法进行模拟，从而预测隧道结构的变形和破坏。在材料科学方面，隧道结构的材料性能可以通过无损检测技术进行评估，如超声波检测、红外热像检测等。传感器技术则通过将物理量转化为电信号，实现对隧道结构的实时监测。信号处理和计算机技术则通过对采集到的数据进行处理和分析，为隧道结构健康评估提供依据。

此外，隧道结构非接触式快速检测与健康评估的理论基础还包括了健康监测理论、故障诊断理论等。这些理论为隧道结构的健康评估提供了理论框架，有助于提高检测与评估的准确性和可靠性。

2、技术方法

隧道结构非接触式快速检测与健康评估的技术方法主要包括以下几种：超声波检测、红外热像检测、光纤光栅传感技术、激光扫描技术等。

超声波检测是利用超声波在介质中的传播特性，通过检测超声波在隧道结构中的传播速度和衰减情况，实现对隧道结构的无损检测。红外热像检测则是通过检测隧道结构表面的温度分布，分析隧道结构的应力状态和损伤情况。光纤光栅传感技术则是利用光纤光栅的应变和温度敏感性，实现对隧道结构的实时监测。激光扫描技术则通过激光扫描隧道结构表面，获取隧道结构的几何形状和表面缺陷信息。

这些技术方法各有优缺点，在实际应用中需要根据隧道结构的具体情况选择合适的技术方法。例如，对于隧道结构的裂缝检测，可以采用超声波检测和红外热像检测相结合的方法，以提高检测的准确性和可靠性。

3、应用实例

隧道结构非接触式快速检测与健康评估在实际工程中已得到广泛应用。以下列举几个典型的应用实例：

（1）某高速公路隧道结构检测：采用超声波检测和红外热像检测相结合的方法，对隧道结构进行了全面检测，发现并修复了多处裂缝和渗漏水问题，确保了隧道结构的安全运行。

（2）某地铁隧道结构检测：利用光纤光栅传感技术，对地铁隧道结构进行了实时监测，及时发现并处理了多起隧道结构变形和裂缝问题，保障了地铁运营的安全。

（3）某桥梁隧道结构检测：采用激光扫描技术，对桥梁隧道结构进行了精确测量，为桥梁隧道结构的维修和加固提供了重要依据。

这些实例表明，隧道结构非接触式快速检测与健康评估技术在实际工程中具有广泛的应用前景。

4、发展趋势

随着科技的不断发展，隧道结构非接触式快速检测与健康评估技术将呈现出以下发展趋势：

（1）多传感器融合：将多种检测技术进行融合，提高检测的准确性和可靠性。

（2）智能化：利用人工智能、大数据等技术，实现对隧道结构的智能监测和评估。

（3）远程化：通过无线通信技术，实现对隧道结构的远程监测和评估。

（4）自动化：开发自动化检测设备，提高检测效率。

这些发展趋势将为隧道工程领域提供更加高效、便捷的检测与评估手段，确保隧道结构的安全与稳定。

总结：

本文通过对《隧道结构非接触式快速检测与健康评估.pdf电子书版文档下载》的分析，详细阐述了隧道结构非接触式快速检测与健康评估的理论基础、技术方法、应用实例以及发展趋势。隧道结构非接触式快速检测与健康评估技术在隧道工程领域具有广泛的应用前景，有助于提高隧道结构的安全性和可靠性。

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