【正文】 鐵路隧道病害分析及信息化管理畢業(yè)論文目　錄第1章　緒論 1　研究背景與意義 1　研究背景 1　研究意義 1　鐵路隧道病害分析與管理國內(nèi)外現(xiàn)狀 1　病害分類與分級國內(nèi)外現(xiàn)狀 1　病害信息化管理國內(nèi)外現(xiàn)狀 2　研究內(nèi)容 3　鐵路隧道病害分析 4　鐵路隧道病害信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4第2章　鐵路隧道常見病害分類 5　隧道水害 5　水害的種類 5　水害產(chǎn)生的原因 6　整體道床病害 8　整體道床的主要病害 8　整體道床病害的原因分析 9　隧道襯砌腐蝕 11　對混凝土襯砌的腐蝕 11　對石塊襯砌的腐蝕 13　隧道襯砌裂損 13　隧道凍害 14　隧道常見的凍害種類 14　凍害的成因 16　洞門損壞 17　洞口附近主要病害 17　洞口病害主要原因 17　附屬建筑物損壞 18　隧道空氣污染 18　輔助坑道損害及原因 18　其他附屬建筑物損害 18第3章　鐵路隧道常見病害分級 19　隧道漏水病害分級 19　襯砌裂損病害分級 19　襯砌腐蝕病害分級 20　隧道凍害分級 21　整體道床病害分級 21　洞門損害分級 21　附屬建筑物損害分級 22　隧道空氣污染分級 22　輔助坑道及其他附屬建筑物損害分級 23第4章　鐵路隧道病害信息管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 24　系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24　需求分析 24　系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 25　系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) 26　數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 28　系統(tǒng)程序開發(fā) 36　系統(tǒng)文件構(gòu)架 36　系統(tǒng)的程序運(yùn)行 37　系統(tǒng)測試分析 48第5章　使用說明 49　系統(tǒng)綜述 49　概述 49　功能簡介 49　系統(tǒng)登錄 50　系統(tǒng)管理 51　概述 51　添加用戶 51　修改密碼 52　用戶設(shè)置 53　病害信息錄入管理功能 53　概述 53　功能簡介 53　病害信息查詢 58　概述 58　病害信息查詢簡介 58　病害信息修改與刪除 63　概述 63　病害信息修改與刪除功能簡介 63　輔助工具 63　幫助 63第6章　結(jié)論 64參考文獻(xiàn) 65致謝 67附錄 69附錄A　外文翻譯 69附錄B　源程序 90III石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章　緒論　研究背景與意義　研究背景目前我國營業(yè)線路隧道5 924座、3 741 。其中，長度在10 000m以上的特長隧道7座，長度在3 000m以上至10 000m的長隧道167座，長度在500m以上至3 000m的中長隧道1 811座，長度不足500m的短隧道3 939座。7座萬米以上的特長隧道是后廣線大瑤山隧道(14 )，西康線秦嶺一線隧道(18 456m)、二線隧道(1 8456m)，寧西線東秦嶺隧道(12 268m)，蘭新線烏鞘嶺左線隧道(20 050m)、右線隧道(20 050m)，渝懷線圓梁山隧道(11 070m)。 隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展，鐵路隧道趨勢是越修越長、越修越寬，對運(yùn)營管理技術(shù)的要求也越來越高。鐵路隧道的增多使得鐵路隧道病害具有數(shù)量大、類型多，維護(hù)工作量大的特點(diǎn)，利用先進(jìn)的信息管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效、快速、便捷的隧道運(yùn)營管理成為一種必然選擇?！⊙芯恳饬x借助計(jì)算機(jī)對鐵路隧道病害進(jìn)行信息化管理，建立鐵路隧道病害信息庫，以便更好掌握隧道病害狀況，實(shí)現(xiàn)對病害信息的統(tǒng)計(jì)分析，把握隧道病害發(fā)生和發(fā)展的一些規(guī)律，從而更好地為決策提供依據(jù)，保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩〞硰亩硅F路隧道的運(yùn)營管理技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。　鐵路隧道病害分析與管理國內(nèi)外現(xiàn)狀　病害分類與分級國內(nèi)外現(xiàn)狀日本鐵路隧道利用健全度將鐵路隧道和公路隧道的安全等級分為4個(gè)等級，并按照隧道總體檢查和個(gè)別檢查方法，對地壓、劣化、滲漏水、剝落、開裂錯(cuò)動(dòng)等病害制定了健全度判定基準(zhǔn)。姜松湖等開發(fā)了鐵路隧道病害診斷專家系統(tǒng)(Tunnel Default Diagnosis，簡稱TDD)，該系統(tǒng)可根據(jù)病害特征推定隧道病害成因，判斷病害健全度，并利用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)建立了健全度量化判斷模型。黃波等將隧道病害分為結(jié)構(gòu)類、防排水類、其他類三類，并將結(jié)構(gòu)類病害進(jìn)一步劃分為襯砌變形、襯砌裂損、襯砌強(qiáng)度降低三個(gè)子類，其他類病害即隧道照明、通風(fēng)、限界等附屬設(shè)施等病害類型。然后利用專家調(diào)查的方法，給出了各類病害的權(quán)重．按照模糊數(shù)學(xué)的方法對隧道病害運(yùn)營狀態(tài)進(jìn)行了判別。我國鐵道部1998實(shí)施的《橋隧建筑物劣化評定標(biāo)準(zhǔn)》將隧道病害分為隧道襯砌裂損、襯砌結(jié)構(gòu)滲漏水、襯砌劣化等3大類病害，并將鐵路隧道病害分為A、B、C、D四級，同時(shí)給出了不同類型病害劣化標(biāo)準(zhǔn)和等級評定方法。我國公路隧道養(yǎng)護(hù)規(guī)范規(guī)定了公路隧道土建結(jié)構(gòu)的病害日常檢查、定期檢查、特別檢查、專項(xiàng)檢查的程序與方法。其中專項(xiàng)調(diào)查方法仿照日本公路隧道，將病害分為外力、材料劣化、滲漏水病害3大類，并給出了隧道襯砌變形速度、裂縫長度與寬度以及發(fā)展速率、起層和剝落、襯砌斷面強(qiáng)度降低、鋼材腐蝕、隧道滲漏水等6小類病害的分級方法與判定標(biāo)準(zhǔn)。鐵路工務(wù)技術(shù)手冊將鐵路隧道病害分為：隧道漏水、襯砌腐蝕、襯砌裂損、襯砌凍害、洞門損壞、整體道床損壞、附屬建筑物損壞七類?！〔『π畔⒒芾韲鴥?nèi)外現(xiàn)狀隨著近年來我國鐵路信息化建設(shè)的開展及深入，鐵路設(shè)備計(jì)算機(jī)管理提上日程，20世紀(jì)80年代逐漸開始使用計(jì)算機(jī)技術(shù)對工務(wù)設(shè)備進(jìn)行管理，開發(fā)出一些局部的軟件系統(tǒng)。為了彌補(bǔ)系統(tǒng)的不足，1998年鐵道部提出在工務(wù)段中進(jìn)行工務(wù)設(shè)備的計(jì)算機(jī)全面管理。在此基礎(chǔ)上，同內(nèi)出現(xiàn)了多個(gè)工務(wù)管理信息系統(tǒng)。但是鐵路隧道病害信息管理系統(tǒng)的開發(fā)還處在開始階段，隧道病害的管理目前還是鐵路工務(wù)信息管理系統(tǒng)的一部分，滿足不了對隧道病害信息的全面管理。鐵道部電子中心開發(fā)的鐵路工務(wù)管理信息系統(tǒng)(PWMIS)涵蓋了鐵路工務(wù)部門的主要業(yè)務(wù)，應(yīng)用了工務(wù)線路綜合圖的自動(dòng)生成及工務(wù)大橋略圖的自動(dòng)生成技術(shù)，同時(shí)采用MapStreme作為GIS平臺(tái)，并有B/S模式，目前已在一些路局得到應(yīng)用。北京鐵路局使用的“北京鐵路局工務(wù)地理信息查詢系統(tǒng)”使用了WebGIS、B/S技術(shù)，主要功包括工務(wù)設(shè)備地理信息發(fā)布、工務(wù)防洪地理信息查詢、工務(wù)綜合信息查詢等三個(gè)子系統(tǒng)。利用Geo Graphics GIS軟件和DB2大型數(shù)據(jù)庫對鐵路地形網(wǎng)、縱斷面圖、配線圖、病害工點(diǎn)、線路諸表進(jìn)行查詢、分析、管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上發(fā)布。南昌鐵路局使用的“南昌鐵路局鐵路工務(wù)管理信息系統(tǒng)”利用Bentley公司的 Geo Graphics GIS軟件、Viecon Publisher網(wǎng)絡(luò)發(fā)布軟件和DB2大型數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了對鐵路地形圖、縱斷面圖、配線圖、綜合網(wǎng)、線路諸表等進(jìn)行查詢、分析、管理及局域網(wǎng)發(fā)布。上海鐵路局使用的“滬寧鐵路工務(wù)管理信息系統(tǒng)”利用微軟公司的SQL 、以PowerBuilder、Visual C++ ，實(shí)現(xiàn)按線名檢索和查詢分段存放的地形圖和航空照片圖像數(shù)據(jù)、按里程查詢?yōu)g覽地形圖和航空照片圖象數(shù)據(jù)，檢索按線名存放的活動(dòng)圖像數(shù)據(jù)；播放線路的活動(dòng)圖像并同時(shí)顯示相應(yīng)里程及相關(guān)信息；查詢、顯示、輸出線路設(shè)備數(shù)據(jù)。沈陽鐵路局使用的“鐵路工務(wù)設(shè)備綜合管理系統(tǒng)”可以提供多角度、全方位的視頻圖像，并與數(shù)據(jù)庫相結(jié)合。該系統(tǒng)可以及時(shí)檢索事故、災(zāi)害現(xiàn)場的線橋設(shè)備概況，為指揮現(xiàn)場搶險(xiǎn)救災(zāi)、事故處理做出正確決策提供直觀的影像及數(shù)據(jù)資料。廣鐵集團(tuán)和同濟(jì)大學(xué)合作開發(fā)的廣深線養(yǎng)護(hù)維修計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)針對廣深線特點(diǎn)，應(yīng)用TQI評估軌道質(zhì)量狀態(tài)，指導(dǎo)大型養(yǎng)路機(jī)械施工作業(yè)，提高了作業(yè)效率，降低了養(yǎng)修成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用在株洲工務(wù)段的“鐵路工務(wù)生產(chǎn)指揮管理信息系統(tǒng)”目前主要有五個(gè)子系統(tǒng)．即線路管理子系統(tǒng)、橋隧涵管理子系統(tǒng)、路基管理子系統(tǒng)、生產(chǎn)指揮子系統(tǒng)(包括數(shù)寧化線路子系統(tǒng))和綜合管理子系統(tǒng)。系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)流媒體技術(shù)與GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)鐵路工務(wù)線路設(shè)備的數(shù)字化與可視化，并實(shí)現(xiàn)了線路錄像、設(shè)備綜臺(tái)圖、站場平面圖三圖聯(lián)動(dòng)。西方國家鐵路信息化工作起步較早，有許多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)可供我國鐵路地理信息系統(tǒng)工作參考。國外鐵路很少有專門的工務(wù)管理信息系統(tǒng)，而是鐵路基礎(chǔ)設(shè)施(包括工務(wù)和電務(wù))管理。ZETATECH Associates公司開發(fā)的應(yīng)用在加拿大鐵路的Maintenance of Way Information System I，可以用不同的顏色在電子地圖上顯示設(shè)備故障及嚴(yán)重程度，可以查詢設(shè)備維護(hù)歷史數(shù)據(jù)，并建有預(yù)測模型，用來根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)預(yù)測軌道等設(shè)備的使用壽命，分析某個(gè)設(shè)備的故障對鐵路的影響；同一家公司開發(fā)的TieInspection and Planning System。能收集軌枕狀態(tài)數(shù)據(jù)，依據(jù)這些數(shù)據(jù)分析一定范圍內(nèi)軌道強(qiáng)度的變化，計(jì)算出需要更換哪些枕木，以及更換了這些枕木后對軌道強(qiáng)度的影響。歐洲軌道研究院(European Rail Research Institute)開發(fā)的BCOTRACK軌道維護(hù)及更新決策支持系統(tǒng)(Decision Support System for Track Maintenance and Renewal)，該系統(tǒng)可以進(jìn)行工務(wù)設(shè)施數(shù)據(jù)管理，同時(shí)應(yīng)用專家系統(tǒng)技術(shù)，建立有設(shè)施維護(hù)、更新規(guī)則庫，可以對工務(wù)設(shè)施管理、維護(hù)和更新提供優(yōu)化管理和決策支持，同時(shí)可以進(jìn)行設(shè)備診斷、優(yōu)化資源分配、對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的分析，提高工務(wù)設(shè)備的生產(chǎn)率。除了上面介紹的以外，還有很多不同的管理信息系統(tǒng)，如美國的SMS和REPOMAN系統(tǒng)，法國國鐵的GOP系統(tǒng)，瑞士的GEV系統(tǒng)等，都有各自的特點(diǎn)，分別實(shí)現(xiàn)了軌道狀態(tài)管理和輔助養(yǎng)護(hù)維修等作用?！⊙芯績?nèi)容本文主要對鐵路隧道常見病害進(jìn)行分析，在通過了解隧道病害產(chǎn)生機(jī)理以及對隧道運(yùn)營安全產(chǎn)生影響的差異上對病害進(jìn)行分類與分級，隧道病害主要分為：整體道床病害、隧道水害、襯砌腐蝕、襯砌裂損、隧道凍害、洞門損壞、附屬建筑物損壞等。通過Visual ，實(shí)現(xiàn)對鐵路隧道常見病害的分類管理?！¤F路隧道病害分析鐵路隧道病害信息分析主要對鐵路隧道病害資料進(jìn)行分類，并按照病害特點(diǎn)及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。病害分級的實(shí)現(xiàn)通過對病害的主要特征、對隧道結(jié)構(gòu)的功能影響和對隧道運(yùn)營安全的影響作為分級指標(biāo)?！¤F路隧道病害信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用面向?qū)ο缶幊陶Z言Visual ，實(shí)現(xiàn)對病害信息錄入、查詢、修改、刪除等功能。鐵路隧道病害信息管理系統(tǒng)主要應(yīng)用于鐵路工務(wù)部門，為方便鐵路四級管理，因此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：①良好的人機(jī)交互界面；②由于該系統(tǒng)的使用對象多，要求有較好的權(quán)限管理；③方便的數(shù)據(jù)查詢，支持多條件查詢；④在相應(yīng)的權(quán)限下，對數(shù)據(jù)的錄入、查詢、修改、刪除等管理方便。第2章　鐵路隧道常見病害分類隧道是埋置于地層中的工程建筑物，是人類利用地下空間的一種形式。廣義上是指：以某種用途、在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2m2的洞室。鐵路隧道在運(yùn)營中會(huì)出現(xiàn)滲漏水(水害)、襯砌腐蝕、襯砌裂損、隧道凍害、震害和洞內(nèi)空氣污染等病害，還有火災(zāi)威脅。這些病害和危害對隧道的安全、舒適、正常運(yùn)營有重要影響和威脅?！∷淼浪λ淼浪κ侵冈谒淼佬藿ê瓦\(yùn)營過程遇到的水的干擾和危害，是最常見的隧道病害。主要指運(yùn)營隧道水害(即圍巖的地下水和地表水直接或間接地以滲漏或涌出的形式進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害)。隧道滲漏水(水害)對隧道穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施、行車安全、地面建筑和隧道周圍水環(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響甚至威脅，影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施，降低使用壽命，嚴(yán)重時(shí)將危害到隧道及地下工程的運(yùn)營安全。輕則造成洞內(nèi)空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機(jī)械設(shè)備銹蝕，絕緣設(shè)備失效，電路短路，漏電傷人；重則威脅人員安全，沖毀洞內(nèi)機(jī)械設(shè)備造成塌方，淹沒工作面，中斷施工，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，危害環(huán)境?！∷Φ姆N類　隧道漏水和涌水隧道圍巖的地下水，凡是直接地(無襯砌)和間接地(通過襯砌的薄弱環(huán)節(jié))以滲漏方式或涌出的形式進(jìn)入隧道內(nèi)所造成的危害，叫做漏水病害或涌水病害。這類病害因氣候因素，地質(zhì)條件，隧道結(jié)構(gòu)，牽引類型，洞內(nèi)設(shè)備種類和漏水與涌水的規(guī)模不同而異。如：(1)電力牽引區(qū)段和有電力配線時(shí)，會(huì)使電絕緣失效，發(fā)生短路、跳閘、放電而危及行車安全和漏電傷害事故；(2)碎石道床污染翻漿和基床翻漿；(3)混凝土襯砌風(fēng)化、腐蝕、剝落及石塊灰縫腐蝕，砌塊松動(dòng)；(4)鋼軌及其扣件，枕木，通信，信號，照明，通風(fēng)等設(shè)備的銹蝕腐爛；(5)在寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)的隧道會(huì)出現(xiàn)洼冰，冰椎，襯砌材質(zhì)凍融破壞及線路不均勻凍起等凍害；(6)承壓水的涌出、巖溶水的突涌，都會(huì)造成襯砌破裂，冒水翻砂，淹沒軌道(有的在軌面上一米之多)，沖刷道床，中斷行車；(7)洞內(nèi)空氣潮濕、淋水，使養(yǎng)護(hù)工作環(huán)境惡化，影響?zhàn)B護(hù)人員身體健康；(8)降低機(jī)車動(dòng)輪與軌面的粘著力?！∫r砌周圍積水隧道建成后，地表水或地下水向隧道周圍滲流匯集的病害，叫做積水病害。如：(1)因水壓較大，壓破襯砌導(dǎo)致整體道床破壞；如不能迅速排走，因而引起的病害；(2)軟質(zhì)圍巖因浸水發(fā)生泥化和軟化而失去承載能力，或產(chǎn)生塑性流動(dòng)對襯砌的壓力增大，導(dǎo)致襯砌及整體道床破壞；(3)圍巖的結(jié)構(gòu)面及軟弱夾層因浸水發(fā)生軟化、滑移失穩(wěn)，對襯砌壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致襯砌和整體道床破壞；(4)膨脹性圍巖浸水發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致襯砌和整體道床破壞；(5)寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)的隧道，發(fā)生冰脹和圍巖凍脹?！摿鳑_刷由于地下水滲流和流動(dòng)而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用，叫做潛流沖刷。它所引起的病害有：(1)鋪底、仰拱或整體道床開裂下沉；(2)襯砌基礎(chǔ)下沉，邊墻斷裂；(3)圍巖滑移錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致襯砌變形開裂；(4)拱部圍巖松動(dòng)落石(無襯砌者)或發(fā)生隱蔽坍方(襯砌超挖沒全部回填者)致襯砌裂損?！∏治g性水對襯砌的侵蝕?！∷Ξa(chǎn)生的原因　漏水和涌水原因(1)襯砌設(shè)計(jì)不合理。(2)襯砌背后有積水的水囊。(3)隧道通過有溶洞和暗河系統(tǒng)的地層，有季節(jié)性的地下水向隧道內(nèi)涌出。例如： 有的隧道底，不適水底板較薄弱，被承壓水自下而上穿破，甚至將70cm厚的混凝土鋪底鼓破(與列車沖擊荷載組合作用)造成冒水翻砂，中斷行車；有的暗河因?yàn)殡[蔽坍方造成侵限。(4)襯砌的構(gòu)造縫，工作縫防水性