盾构隧道损伤程度判定及在线动力监测研究

中国地铁盾构隧道正处于飞速发展并逐渐步入大维修养护阶段，截至2023年底，国内55个城市地铁盾构隧道运营线路达10165.7km。地铁隧道作为城市的交通命脉，隧道结构安全服役状态对城市正常运转至关重要，隧道运维安全问题也逐渐受到重视。 随着运营时间的增长，地铁盾构隧道受列车周期动荷载作用下的疲劳效应、环境介质中侵蚀性物质在结构中的迁移、既有轨道交通及周边建（构）筑物等的扰动，隧道相继产生不同程度的病害。病害发展累积导致隧道出现混凝土管片开裂、破损、道床脱空及渗漏水等结构损伤。结构损伤不仅会导致管片形成渗漏通径，造成隧道渗漏水、空洞及变形等病害恶化，还会影响结构承载力并导致隧道结构刚度退化，诱发隧道变形过大问题，甚至直接影响隧道正常运营，进而造成巨大的经济损失，危害社会安全。 隧道运维面临的结构刚度退化问题日益突出，然而目前地铁盾构隧道刚度退化仍以传统静力检测方法为主，因此，突破传统静力人工检测的技术需求壁垒，寻求一种经济高效的动态测试技术实时感知地铁盾构隧道结构性能状态具有重要的工程意义。本书主要从基于动力特征的隧道结构损伤识别理论与方法、基于模糊贴近度法的隧道损伤程度判定、基于振动响应信号的隧道结构损伤程度判定研究、隧道结构损伤识别相似模型试验、隧道结构模态参数辨识及在线动力监测应用等方面系统介绍了盾构隧道损伤识别与在线动力监测方法，旨在服务于隧道安全服役评价和促进隧道动力监测信息化的广泛应用。 本书共分7章。 第1章介绍了本书的编制背景与研究必要性。 第2章对隧道结构损伤进行了定义，并通过统计对隧道结构常见病害类型与损伤进行了关联分析，开展了基于摄动理论的隧道结构损伤模态特征分析。 第3章介绍了模糊贴近度理论，考虑信息不完备、噪声误差条件下通过FNBDI（Fuzzy Nearness Based Damage Identification）方法开展隧道结构单处损伤、多处损伤下的损伤程度判定。 第4章介绍了从动力监测角度分析如何通过隧道结构动力响应有效地判定结构损伤，包括了单处损伤与多处损伤条件下的损伤定位及程度判定。 第5章开展了隧道结构损伤相似模型试验，包括试验设计、动力加载装置、试验工况及试验数据分析判定结构损伤。 第6章结合具体实际工程中，介绍短时脉冲激振下地铁隧道结构振动响应与模态参数辨识、隧道结构整体性能判定、动力损伤识别误差的影响分析及降低措施等。 第7章为本书的结论与展望内容。

第1章 绪论 第2章 基于动力特征的隧道结构损伤识别理论与方法 第3章 基于模糊贴近度法的隧道损伤程度判定 第4章 基于振动响应信号的隧道结构损伤程度判定研究 第5章 隧道结构损伤识别相似模型试验 第6章 隧道结构模态参数辨识及在线动力监测应用 第7章 结论与展望 参考文献