本技術涉及隧道安全，尤其涉及一種穿越活動斷裂帶鐵路隧道的動力響應全息感知方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、隧道作為快速軌道交通系統(tǒng)中重要的一部分，因其受周圍土體的約束作用，具有相對較好的抗震能力。但在強震作用下，隧道結(jié)構(gòu)仍有可能發(fā)生較為嚴重的破壞，尤其在其穿越斷層的情況下，因此對隧道結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)進行實時監(jiān)測非常有必要。

2、傳統(tǒng)方法主要通過獲取隧道圍巖的應力應變數(shù)據(jù)，根據(jù)隧道圍巖的應力應變數(shù)據(jù)判斷隧道的形變程度，進而根據(jù)形變程度確定隧道是否處于安全狀態(tài)。

3、但傳統(tǒng)監(jiān)測手段獲取的信息較為單一，僅根據(jù)隧道圍巖的應力應變數(shù)據(jù)無法準確的確定隧道安全狀態(tài)。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術問題，本技術提供了一種穿越活動斷裂帶鐵路隧道的動力響應全息感知方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本技術提供了一種穿越活動斷裂帶鐵路隧道的動力響應全息感知方法，包括：

3、獲取隧道多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)包括：基于觸覺傳感器監(jiān)測得到的第一維度數(shù)據(jù)、基于視覺傳感器監(jiān)測得到的第二維度數(shù)據(jù)、以及基于聽覺傳感器監(jiān)測得到的第三維度數(shù)據(jù)，所述第一維度數(shù)據(jù)用于表征所述隧道的受力情況和隧道結(jié)構(gòu)變形，所述第二維度數(shù)據(jù)用于表征所述隧道的表面形變，所述第三維度數(shù)據(jù)用于表征所述隧道的隧道內(nèi)部損傷；

4、確定所述第一維度數(shù)據(jù)、所述第二維度數(shù)據(jù)、以及所述第三維度數(shù)據(jù)分別所屬的隧道損傷等級區(qū)間的極限閾值；

5、對確定的多個極限閾值分別賦予相應的權重，并基于權重對所述多個極限閾值進行求和計算，得到所述隧道的安全狀態(tài)指數(shù)；

6、基于所述隧道的安全狀態(tài)指數(shù)確定所述隧道是否處于安全狀態(tài)。

7、在一些實施例中，在獲取隧道多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)之前，所述方法還包括：

8、對所述隧道進行數(shù)值模擬，得到所述隧道對應的隧道模型；

9、基于所述隧道模型獲取不同地震加速度下所述隧道的隧道結(jié)構(gòu)縱向變形規(guī)律，并基于所述隧道結(jié)構(gòu)縱向變形規(guī)律確定各傳感器分別對應的最優(yōu)布設位置。

10、在一些實施例中，所述對所述隧道進行數(shù)值模擬，得到所述隧道對應的隧道模型，包括：

11、獲取所述隧道的設計文件、所述隧道的實際工程地質(zhì)數(shù)據(jù)、所述隧道的實際水文地質(zhì)數(shù)據(jù)、以及所述隧道的圍巖力學參數(shù)；

12、基于所述設計文件、所述實際工程地質(zhì)數(shù)據(jù)、所述實際水文地質(zhì)數(shù)據(jù)、以及所述圍巖力學參數(shù)進行數(shù)值模擬，得到所述隧道對應的隧道模型。

13、在一些實施例中，所述獲取隧道多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括：

14、通過讀取部署于各所述最優(yōu)布設位置處的傳感器數(shù)據(jù)，得到所述隧道的受力數(shù)據(jù)、隧道結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)、所述隧道的表面形變、以及所述隧道的內(nèi)部損傷數(shù)據(jù)，作為所述隧道多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

15、在一些實施例中，所述觸覺傳感器包括：土壓力計、鋼筋計、內(nèi)埋應變計、靜力水準儀、振動傳感器、激光位移計、wss柔性監(jiān)測單元、以及激光測距傳感支點中的多個；所述視覺傳感器包括：散斑圖像應變測量系統(tǒng)和/或紅外熱成像儀；所述聽覺傳感器包括：聲發(fā)射系統(tǒng)；

16、所述第一維度數(shù)據(jù)包括：所述隧道的受力數(shù)據(jù)、隧底變形及振動數(shù)據(jù)、變形縫位移數(shù)據(jù)、隧道結(jié)構(gòu)的位錯變形數(shù)據(jù)、隧道襯砌的結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)中的多個數(shù)據(jù)；所述第二維度數(shù)據(jù)包括：隧道表面形變數(shù)據(jù)和/或隧道內(nèi)部損傷數(shù)據(jù)；所述第三維度數(shù)據(jù)包括：隧道內(nèi)部損傷數(shù)據(jù)。

17、在一些實施例中，在對確定的多個極限閾值分別賦予相應的權重，并基于權重對所述多個極限閾值進行求和計算，得到所述隧道的安全狀態(tài)指數(shù)之前，所述方法還包括：

18、判斷所述第三維度數(shù)據(jù)是否包含襯砌破壞波形；

19、若是，則確定所述隧道處于最高級別的不安全狀態(tài)。

20、在一些實施例中，所述方法還包括：

21、確定沒有發(fā)生地震時，控制所述觸覺傳感器、所述視覺傳感器、以及所述聽覺傳感器以第一頻率采集數(shù)據(jù)；

22、確定發(fā)生地震時，控制所述觸覺傳感器、所述視覺傳感器、以及所述聽覺傳感器以第二頻率采集數(shù)據(jù)，所述第二頻率大于所述第一頻率。

23、在一些實施例中，所述隧道的安全狀態(tài)包括：健康狀態(tài)、輕微損傷狀態(tài)、中等損傷狀態(tài)、嚴重損傷狀態(tài)、以及破壞狀態(tài)；

24、在確定所述隧道的安全狀態(tài)后，根據(jù)所述隧道的安全狀態(tài)確定對應的提示信息；

25、將所述提示信息發(fā)送至移動端設備。

26、第二方面，本技術實施例提供一種穿越活動斷裂帶鐵路隧道的動力響應全息感知系統(tǒng)，包括：處理模塊；所述處理模塊包括：

27、獲取單元，用于獲取隧道多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)包括：基于觸覺傳感器監(jiān)測得到的第一維度數(shù)據(jù)、基于視覺傳感器監(jiān)測得到的第二維度數(shù)據(jù)、以及基于聽覺傳感器監(jiān)測得到的第三維度數(shù)據(jù)，所述第一維度數(shù)據(jù)用于表征所述隧道的受力情況和隧道結(jié)構(gòu)變形，所述第二維度數(shù)據(jù)用于表征所述隧道的表面形變，所述第三維度數(shù)據(jù)用于表征所述隧道的隧道內(nèi)部損傷；

28、確定單元，用于確定所述第一維度數(shù)據(jù)、所述第二維度數(shù)據(jù)、以及所述第三維度數(shù)據(jù)分別所屬的隧道損傷等級區(qū)間的極限閾值；

29、計算單元，用于對確定的多個極限閾值分別賦予相應的權重，并基于權重對所述多個極限閾值進行求和計算，得到所述隧道的安全狀態(tài)指數(shù)；

30、判斷單元，用于基于所述隧道的安全狀態(tài)指數(shù)確定所述隧道是否處于安全狀態(tài)。

31、在一些實施例中，所述處理模塊還包括：

32、數(shù)值模擬單元，用于對所述隧道進行數(shù)值模擬，得到所述隧道對應的隧道模型；

33、基于所述隧道模型獲取不同地震加速度下所述隧道的隧道結(jié)構(gòu)縱向變形規(guī)律，并基于所述隧道結(jié)構(gòu)縱向變形規(guī)律確定各傳感器分別對應的最優(yōu)布設位置。

34、在一些實施例中，所述數(shù)值模擬模塊，具體用于獲取所述隧道的設計文件、所述隧道的實際工程地質(zhì)數(shù)據(jù)、所述隧道的實際水文地質(zhì)數(shù)據(jù)、以及所述隧道的圍巖力學參數(shù)；

35、基于所述設計文件、所述實際工程地質(zhì)數(shù)據(jù)、所述實際水文地質(zhì)數(shù)據(jù)、以及所述圍巖力學參數(shù)進行數(shù)值模擬，得到所述隧道對應的隧道模型。

36、在一些實施例中，所述獲取單元，具體用于通過讀取部署于各所述最優(yōu)布設位置處的傳感器數(shù)據(jù)，得到所述隧道的受力數(shù)據(jù)、隧道結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)、所述隧道的表面形變、以及所述隧道的內(nèi)部損傷數(shù)據(jù)，作為所述隧道多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

37、在一些實施例中，所述觸覺傳感器包括：土壓力計、鋼筋計、內(nèi)埋應變計、靜力水準儀、振動傳感器、激光位移計、wss柔性監(jiān)測單元、以及激光測距傳感支點中的多個；所述視覺傳感器包括：散斑圖像應變測量系統(tǒng)和/或紅外熱成像儀；所述聽覺傳感器包括：聲發(fā)射系統(tǒng)；

38、所述第一維度數(shù)據(jù)包括：所述隧道的受力數(shù)據(jù)、隧底變形及振動數(shù)據(jù)、變形縫位移數(shù)據(jù)、隧道結(jié)構(gòu)的位錯變形數(shù)據(jù)、隧道襯砌的結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)中的多個數(shù)據(jù)；所述第二維度數(shù)據(jù)包括：隧道表面形變數(shù)據(jù)和/或隧道內(nèi)部損傷數(shù)據(jù)；所述第三維度數(shù)據(jù)包括：隧道內(nèi)部損傷數(shù)據(jù)。

39、在一些實施例中，所述判斷單元，還用于判斷所述第三維度數(shù)據(jù)是否包含襯砌破壞波形；

40、若是，則確定所述隧道處于最高級別的不安全狀態(tài)。

41、在一些實施例中，所述處理模塊還包括：

42、控制單元模塊，用于確定沒有發(fā)生地震時，控制所述觸覺傳感器、所述視覺傳感器、以及所述聽覺傳感器以第一頻率采集數(shù)據(jù)；

43、確定發(fā)生地震時，控制所述觸覺傳感器、所述視覺傳感器、以及所述聽覺傳感器以第二頻率采集數(shù)據(jù)，所述第二頻率大于所述第一頻率。

44、在一些實施例中，所述隧道的安全狀態(tài)包括：健康狀態(tài)、輕微損傷狀態(tài)、中等損傷狀態(tài)、嚴重損傷狀態(tài)、以及破壞狀態(tài)；

45、所述系統(tǒng)還包括：管理模塊，用于將所述提示信息發(fā)送至移動端設備。

46、第三方面，本技術實施例提供一種電子設備，包括：存儲器和處理器，所述存儲器用于存儲計算機程序，所述處理器用于在調(diào)用計算機程序時執(zhí)行第一方面或第一方面任一種可選的實施方式所述的穿越活動斷裂帶鐵路隧道的動力響應全息感知方法。

47、第四方面，本技術實施例提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面或第一方面任一種可選的實施方式所述的穿越活動斷裂帶鐵路隧道的動力響應全息感知方法。

48、本技術實施例提供的技術方案與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

49、本技術實施例提供的穿越活動斷裂帶鐵路隧道的動力響應全息感知方法，通過利用觸覺傳感器、視覺傳感器、以及聽覺傳感器多個維度的傳感器對隧道進行監(jiān)測，得到多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)可從多個角度反應隧道的實際情況，因此結(jié)合多個維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)可準確判斷隧道是否處于安全狀態(tài)。