[发明专利]铁路隧道基底脱空量确定方法

说明书

本发明公开铁路隧道基底脱空量确定方法，包括以下步骤：步骤s1：将特定实际轴重、特定速度的重载列车通过隧道所产生的的动力荷载作为标准荷载；步骤s2：布置监测点；步骤s3：推算脱空范围，计算脱空深度；步骤s4：通过不同围岩级别情况下的不同修正系数来修正脱空深度；步骤s5：计算脱空体积。本发明通过所涉及的方法对隧道基底进行监测，并通过对比健康隧道和基底脱空隧道的动力响应监测结果的差异确定隧道仰拱/底板部位的脱空范围，并计算脱空范围的体积，为维修处理确定注浆量提供参考。

技术领域

本发明涉及铁路隧道病害检测技术领域，尤其涉及铁路隧道基底脱空量确定方法。

背景技术

重载铁路及高速铁路在运营过程中，由于大轴重和高速运行，其轨道、路基、基床等承受着比一般铁路更大的荷载，并且有着更为复杂的动力效应，这一点在围岩条件较差的隧道中表现的尤为明显。由于衬砌结构仰拱和基底围岩力学性质的差异，仰拱产生的是弹性变形，列车通过后能够完全恢复，而基底围岩产生的是塑性变形，列车通过后不能完全恢复，从而仰拱和基底围岩之间产生了一定的间隙。长期运营之后，由于重载列车和高速列车产生的动力荷载作用，间隙会逐渐累积，不断增大，贯通，最终在隧道基底形成一定范围的脱空，仰拱部位的受力状态也将发生较大的改变。

若不对脱空部位及时进行维修处理，仰拱结构将产生累积损伤，最后破损开裂，隧道底板将产生翻浆冒泥、路基沉降、轨枕变形过大等一系列病害问题，大大缩短了隧道的服役寿命，并且提高了维修成本，影响列车运行的安全。

在隧道仰拱发生破损之前，基底的脱空情况往往是难以观测的。如采用钻孔取芯等检测手段，必然会对仰拱结构造成不必要的损伤破坏；而采用地质雷达等手段，会受到地下水、围岩条件等诸多因素的干扰。因此，隧道检测时如何在不对仰拱结构造成破坏的情况下判明基底部位的脱空范围，及时采取措施处理对于保障隧道的服役性能和运营安全是非常有意义的。

中国发明专利CN106126837A公开了一种软基水闸闸基脱空区域识别方法，涉及脱空区域的识别；它包括根据实际水闸工程资料和数据，利用有限元软件建立水闸有限元模型；将脱空区域用脱空参数描述，作为修正参数，闸基脱空参数反演结果将用于指示结构实际脱空情况；建立闸基脱空参数与结构模态参数之间的响应面模型；基于结构模态参数进行水闸闸基脱空区域反演识别。其存在的问题是：该发明是根据水闸的现场情况建立相应的有限元模型计算来反演水闸的实际脱空情况，但建立有限元模型时或多或少要对现场条件进行简化，无法完全还原模型实际的状态，在判别脱空情况是会存在一定的误差；另外该发明是专用于水闸基底脱空区域的识别，其脱空的产生是由于水流冲刷的作用，与隧道基底由于重载列车或者高速列车的动力荷载长期作用造成的机理不同。

中国发明专利CN108226288A公开了本发明公开一种地铁隧道道床脱空量监测方法，在需要监测的隧道区域盾构管片及道床上布设测点安装压电加速度传感器，记录列车行驶中及行驶过两个阶段盾构管片及整体道床振动情况。通过分析列车行驶过程中道床及盾构管片振动情况差异来实时监测道床的脱空量。其存在的问题是：该发明监测的道床脱空量属于盾构隧道内部的脱空量，脱空影响因素较少，能够在发生脱空的衬砌和道床同时布置监测点，且衬砌和道床均为混凝土，力学特性相近，能够通过其振动差异简单换算得到脱空量；而隧道基底的脱空是仰拱与围岩间脱空，在隧道外部，受内部列车动载和外部环境的共同影响，无法在不损坏衬砌结构的情况下在外部围岩布置监测点，而且衬砌与围岩这种岩土体的力学特性相差较大，通过振动差异来推算脱空量不合理。

发明内容

本发明旨在提供一种重载铁路隧道基底脱空范围无损识别的方法，在不对仰拱结构造成损伤的情况下判明基底部位的脱空范围。

为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

铁路隧道基底脱空量确定方法，包括以下步骤：

步骤s1：将特定实际轴重、特定速度的重载列车通过隧道所产生的的动力荷载作为标准荷载；

步骤s2：布置监测点；