基于FRP筋自感知监测技术的隧道衬砌施工全过程应变分析

作     者：郭东 魏强 李锦辉 黄正凯 白石 贾大鹏 钱林峰 欧进萍 GUO Dong;WEI Qiang;LI Jin-hui;HUANG Zheng-kai;BAI Shi;JJIADa-peng;QIAN Lin-feng;OU Jin-ping

作者机构：哈尔滨工业大学(深圳)深圳市土木工程智能结构系统重点实验室广东深圳518055 中国国家铁路集团有限公司工程管理中心北京100844 中铁十一局集团有限公司湖北武汉430061 智性纤维复合加固南通有限公司江苏南通226010 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2022年第43卷第12期

页      面：3503-3512页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家重点研发计划(No.2019YFC1511101) 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划 深圳市重点实验室筹建启动项目(No.ZDSYS20200810113601005) 

主　　题：衬砌智能监测 全阶段受力状况 衬砌裂缝 光纤光栅 自感知FRP筋 

摘      要：作为地下结构,隧道衬砌的隐蔽性导致其全天候的实时监测非常困难。提出了一种基于内嵌光纤自感知纤维增强复合塑料(fiber reinforced plastic,FRP)筋的隧道衬砌智能监测方法,将光纤传感器嵌入FRP材料中形成自感知FRP筋并嵌入隧道衬砌中,实现对隧道衬砌不同位置全天候、长时间、高精度监测,监测结果能够定量给出隧道衬砌环向的实时受力状态,反映裂缝生成风险。采用该智能监测方法对广汕高铁陈塘隧道进行了监测,监测数据反映了隧道衬砌施工全过程的力学机制。影响衬砌结构安全的因素主要有隧道围岩压力、水化热导致的温差应力以及混凝土干缩导致的应力;其中,混凝土水化热产生的温差效应导致衬砌内侧受到较大拉应力,需采取合理的施工措施以避免温差效应引起的拉应力过大而产生温度裂缝。所提出的智能监测方法能够全天候、长时间、实时监测隧道衬砌应力-应变状态,此自感知系统将在隧道运营过程中持续、及时反映隧道衬砌开裂风险,为高速铁路列车的运行安全提供技术保障。