基于聲譜變異比的隧道襯砌脫空識別技術

盧松 李春林 于維剛 孟露

中鐵西南科學研究院有限公司，成都 611731

既有隧道在圍巖地質、地下水徑流、運營期擾動等因素長期影響下，襯砌裂損、滲漏水、脫空等病害屢見不鮮，給線路運營帶來了安全風險［1］。如何高效、準確地探查隧道襯砌病害的位置與規模，是目前隧道工程亟待解決的問題之一。針對脫空的檢測方法主要有兩大類：①機械破損檢測方法，如常用的鉆孔法，探測成果直觀、可靠，但其檢測時會對結構造成一定的損傷，甚至破壞隧道防水系統，且不能全面反映隧道整體的質量狀況；②基于光、電、聲、磁、射線等物理原理的無損檢測方法［2］，常用的有電磁波反射法、聲波反射法等。

叩擊法是無損檢測方法的一種，現有類似于叩擊法的襯砌無損檢測方法有瞬態沖擊響應法、聲振法、沖擊回波法、沖擊聲頻回波法等。竇順等［3］提出基于頻譜特征值信息的人工神經網絡識別方法。王騎、易志堅等［4-5］通過模型試驗揭示了脫空異常頻率在響應譜上的變化特征。馬民等［6］采用小波分析方法研究沖擊回波信號。姜勇、張應遷等［7-8］通過研究地質雷達法和沖擊回波法的聯合應用，基于吸收沖擊回波法和打聲法的特點提出了沖擊聲頻回波法。盧松等［9］結合物理模型試驗，進行了隧道脫空模型的叩擊信號特征分析，得出傳統頻譜參數與脫空情況的相關程度。綜上，各方法均以彈性波場的傳播規律為基礎，對脫空病害的識別技術均基于信號頻譜特征分析，基于參數指標的定量識別、BP識別等實現對脫空病害的判識。……