隧道工程全壽命監測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了隧道工程全壽命監測裝置，該監測裝置設置于隧道的監測斷面，包括：光纖光柵土壓力傳感器、光纖光柵應力計、光纖光柵滲壓傳感器、FRP?FBG錨桿、光纖光柵多點位移傳感器以及光柵測縫傳感器。本實用新型隧道工程全壽命監測裝置利用光纖光柵傳感器技術可以對隧道實現多方位的監測，其壽命長、安全性好、監測精度高，穩定性好，能有效預防和減少隧道安全事故的發生。
【專利說明】
隧道工程全壽命監測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及隧道工程監測技術領域，具體涉及一種基于光纖光柵傳感技術的隧道工程全壽命監測裝置。【背景技術】
[0002]隨著隧道工程日益增多，無論在施工期還是在運營期，經常會發生不同程度的隧道破壞，稍有不慎就會造成安全事故，輕則導致巨大經濟損失，重則危及人身安全。因此，有必要建立和發展針對隧道工程健康狀況的全壽命監測系統，以監測隧道在施工期與運營期的工作狀態，及早發現潛在危險狀況，為隧道工程進行及時有效的加固和維修提供科學依據，從而達到預防和減少隧道工程事故發生的目的。
[0003]傳統的隧道監測技術具有易受電磁等外部環境干擾，監測誤差大、傳感設備使用壽命短，難以實現隧道工程的長期監測。
[0004]故一種結構簡單，安全性好、監測精度高的隧道工程全壽命監測裝置亟待提出。 【實用新型內容】
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提出了隧道工程全壽命監測裝置，該監測裝置利用光纖光柵傳感器技術可以對隧道實現多方位的監測，其壽命長、安全性好、監測精度高，穩定性好，能有效預防和減少隧道安全事故的發生。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型的技術方案如下:
[0007]隧道工程全壽命監測裝置，設置于隧道的監測斷面，包括:光纖光柵土壓力傳感器，埋設于隧道圍巖與隧道混凝土襯砌之間，用于監測作用在隧道混凝土襯砌上的圍巖壓力；光纖光柵應力計，埋設于隧道混凝土襯砌內部，用于監測隧道混凝土襯砌結構的應力； 光纖光柵滲壓傳感器，埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖的滲壓力;FRP-FBG錨桿，埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖應力應變狀態;光纖光柵多點位移傳感器，埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖內部穩定性;光柵測縫傳感器，埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖內部接縫和/或裂縫的狀態。
[0008]本實用新型一種隧道工程全壽命監測裝置利用光纖光柵傳感器技術對隧道施工期和運營期進行全壽命監測，實現對隧道圍巖壓力、混凝土襯砌結構應力、滲水壓力、錨桿應力應變狀態、圍巖內部位移變化及圍巖表面裂縫變化的監測，進而實現隧道工程的安全評定和預警，并能有效地預防和減少隧道安全事故的發生。本實用新型一種隧道工程全壽命監測裝置中的各個傳感器與光纖光柵解調儀連接，將采集的多種物理參數轉變成便于記錄及再處理的光波信號，通過傳輸光纜將光波信號傳給光纖光柵解調儀，利用光纖光柵解調儀將光波信號解調為數字電信號，并通過以太網傳輸到數據庫子系統。然后通過數據處理與分析子系統將采集到的數據進行處理和分析。最后，根據分析結果對隧道工程的安全性、適用性等給出評價，生成各類評定報告，并給出隧道的工作狀態和維修建議，為隧道養護與管理決策提供指導和依據。在監測過程中可以會在隧道發生異常狀況時觸發預警信號，及時提醒相關技術人員關注隧道的安全狀況。
[0009]本實用新型一種隧道工程全壽命監測裝置具有抗電磁干擾、耐腐蝕、壽命長、安全性好、監測精度高，穩定性好等優點。
[0010]在上述技術方案的基礎上，還可做如下改進:
[0011]作為優選的方案，在每個監測斷面設置3?5個光纖光柵土壓力傳感器。
[0012]采用上述優選的方案，結構簡單，可依據具體情況設置3?5個光纖光柵土壓力傳感器。
[0013]作為優選的方案，多個光纖光柵土壓力傳感器均勻設置于監測斷面。
[0014]采用上述優選的方案，多個光纖光柵土壓力傳感器可均勻埋設于拱頂、拱座與邊墻上。
[0015]作為優選的方案，在每個監測斷面設置3?5個光纖光柵應力計。
[0016]采用上述優選的方案，結構簡單，可依據具體情況設置3?5個光纖光柵應力計。
[0017]作為優選的方案，多個光纖光柵應力計均勻設置于監測斷面。
[0018]采用上述優選的方案，多個光纖光柵應力計可均勻埋設于拱頂、拱座與邊墻上。 [0〇19]作為優選的方案，隧道工程全壽命監測裝置包括多根FRP-FBG錨桿，且多根FRP-FBG錨桿均勻設置于監測斷面。
[0020]采用上述優選的方案，多個FRP-FBG錨桿可均勻埋設于拱頂、拱座與邊墻上。[〇〇21]作為優選的方案，設置于FRP-FBG錨桿上的FBG監測點數量不少于3個，且FBG監測點沿FRP-FBG錨桿的長度方向均勻布置。
[0022]采用上述優選的方案，監測更精準。
[0023]作為優選的方案，隧道工程全壽命監測裝置包括多個光纖光柵多點位移傳感器， 且多個光纖光柵多點位移傳感器均勻設置于監測斷面。
[0024]采用上述優選的方案，多個光纖光柵多點位移傳感器可均勻埋設于拱頂、拱座與邊墻上。
[0025]作為優選的方案，隧道工程全壽命監測裝置包括多個光柵測縫傳感器，且多個光柵測縫傳感器均勻設置于監測斷面。
[0026]采用上述優選的方案，多個光柵測縫傳感器可均勻埋設于拱頂、拱座與邊墻上。【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型實施例提供的隧道工程全壽命監測裝置的結構示意圖。[〇〇28] 其中:1光纖光柵土壓力傳感器、2光纖光柵應力計、3光纖光柵滲壓傳感器、4 FRP-FBG錨桿、5光柵測縫傳感器、6光柵測縫傳感器。【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖詳細說明本實用新型的優選實施方式。
[0030]為了達到本實用新型的目的，隧道工程全壽命監測裝置的其中一些實施例中，[0031 ]如圖1所示，隧道工程全壽命監測裝置設置于隧道的監測斷面，包括:五個光纖光柵土壓力傳感器1、五個光纖光柵應力計2、兩個光纖光柵滲壓傳感器3、五根FRP-FBG錨桿4、 三個光柵測縫傳感器5、三個光柵測縫傳感器6。
[0032]光纖光柵土壓力傳感器1埋設于隧道圍巖與隧道混凝土襯砌之間，用于監測作用在隧道混凝土襯砌上的圍巖壓力。五個光纖光柵土壓力傳感器1均勻設置于監測斷面，埋設于拱頂、拱座與邊墻上。[〇〇33]光纖光柵應力計2埋設于隧道混凝土襯砌內部，用于監測隧道混凝土襯砌結構的應力。五個光纖光柵應力計2均勻設置于監測斷面，埋設于拱頂、拱座與邊墻上。
[0034] 光纖光柵滲壓傳感器3埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖的滲壓力。兩個光纖光柵滲壓傳感器3均勻設置于監測斷面，埋設于兩側邊墻上。[〇〇35] FRP-FBG錨桿4埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖應力應變狀態，設置于 FRP-FBG錨桿4上的FBG監測點數量為五個，且FBG監測點沿FRP-FBG錨桿4的長度方向均勻布置。五根FRP-FBG錨桿4均勻設置于監測斷面，埋設于拱頂與拱座與邊墻上。
[0036]光纖光柵多點位移傳感器5埋設于隧道圍巖內部，采用鉆孔灌漿或固定錨頭的方式設置，用于監測隧道圍巖內部穩定性。三個光纖光柵多點位移傳感器5均勻設置于監測斷面，埋設于拱頂與拱座上。
[0037]光柵測縫傳感器6埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖內部接縫或裂縫的狀態。三個光柵測縫傳感器6均勻設置于監測斷面，埋設于拱頂與拱座上。
[0038]本實用新型一種隧道工程全壽命監測裝置利用光纖光柵傳感器技術對隧道施工期和運營期進行全壽命監測，實現對隧道圍巖壓力、混凝土襯砌結構應力、滲水壓力、錨桿應力應變狀態、圍巖內部位移變化及圍巖表面裂縫變化的監測，進而實現隧道工程的安全評定和預警，并能有效地預防和減少隧道安全事故的發生。本實用新型一種隧道工程全壽命監測裝置中的各個傳感器與光纖光柵解調儀連接，將采集的多種物理參數轉變成便于記錄及再處理的光波信號，通過傳輸光纜將光波信號傳給光纖光柵解調儀，利用光纖光柵解調儀將光波信號解調為數字電信號，并通過以太網傳輸到數據庫子系統。然后通過數據處理與分析子系統將采集到的數據進行處理和分析。最后，根據分析結果對隧道工程的安全性、適用性等給出評價，生成各類評定報告，并給出隧道的工作狀態和維修建議，為隧道養護與管理決策提供指導和依據。在監測過程中可以會在隧道發生異常狀況時觸發預警信號，及時提醒相關技術人員關注隧道的安全狀況。
[0039]本實用新型一種隧道工程全壽命監測裝置利用光纖光柵傳感器技術可以對隧道實現多方位的監測，具有抗電磁干擾、耐腐蝕、壽命長、安全性好、監測精度高，穩定性好等優點。
[0040]以上僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.隧道工程全壽命監測裝置，設置于隧道的監測斷面，其特征在于，包括:光纖光柵土壓力傳感器，埋設于隧道圍巖與隧道混凝土襯砌之間，用于監測作用在隧 道混凝土襯砌上的圍巖壓力；光纖光柵應力計，埋設于隧道混凝土襯砌內部，用于監測隧道混凝土襯砌結構的應力； 光纖光柵滲壓傳感器，埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖的滲壓力；FRP-FBG錨桿，埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖應力應變狀態；光纖光柵多點位移傳感器，埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖內部穩定性；光柵測縫傳感器，埋設于隧道圍巖內部，用于監測隧道圍巖內部接縫和/或裂縫的狀〇2.根據權利要求1所述的隧道工程全壽命監測裝置，其特征在于，在每個所述監測斷面 設置3?5個所述光纖光柵土壓力傳感器。3.根據權利要求2所述的隧道工程全壽命監測裝置，其特征在于，多個所述光纖光柵土 壓力傳感器均勻設置于所述監測斷面。4.根據權利要求1所述的隧道工程全壽命監測裝置，其特征在于，在每個所述監測斷面 設置3?5個所述光纖光柵應力計。5.根據權利要求4所述的隧道工程全壽命監測裝置，其特征在于，多個所述光纖光柵應 力計均勻設置于所述監測斷面。6.根據權利要求1所述的隧道工程全壽命監測裝置，其特征在于，所述隧道工程全壽命 監測裝置包括多根所述FRP-FBG錨桿，且多根所述FRP-FBG錨桿均勻設置于所述監測斷面。7.根據權利要求6所述的隧道工程全壽命監測裝置，其特征在于，設置于所述FRP-FBG 錨桿上的FBG監測點數量不少于3個，且所述FBG監測點沿FRP-FBG錨桿的長度方向均勻布置。8.根據權利要求1所述的隧道工程全壽命監測裝置，其特征在于，所述隧道工程全壽命 監測裝置包括多個所述光纖光柵多點位移傳感器，且多個所述光纖光柵多點位移傳感器均 勻設置于所述監測斷面。9.根據權利要求1所述的隧道工程全壽命監測裝置，其特征在于，所述隧道工程全壽命 監測裝置包括多個所述光柵測縫傳感器，且多個所述光柵測縫傳感器均勻設置于所述監測 斷面。
【文檔編號】G01D21/02GK205593565SQ201620402213
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】歐進萍, 周智, 白石
【申請人】智性纖維復合加固南通有限公司