从裂纹到崩塌：声波+AI精准预警隧道衬砌结构健康 | MDPI GeoHazards

背景：混凝土是隧道衬砌的主要材料，其在长期服役中会产生初始缺陷（如裂纹），严重影响结构安全和力学性能，尤其是在地震等动荷载作用下。研究目的：本研究旨在结合声发射实验、分形维数分析和离散元数值模拟，建立一个综合性研究框架，深入揭示含预制裂纹混凝土在单轴压缩下从细观损伤到宏观破坏的全过程。结论：研究发现，45°倾角和较长裂纹是最危险结构缺陷，可导致强度损失近40%；声发射b值和高振幅事件可作为有效的破坏前兆指标，分形维数与峰值应力呈负相关线性关系；基于PFC3D的离散元模拟成功复现了不同裂纹构型下的破坏机制。该综合性研究框架为评估和预测含缺陷混凝土结构的长期性能与安全性提供了可推广的范式，对隧道工程的设计与运维具有重要价值。