CN117213389A - 既有二次衬砌结构应力应变监测方法 - Google Patents
既有二次衬砌结构应力应变监测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117213389A CN117213389A CN202311466547.6A CN202311466547A CN117213389A CN 117213389 A CN117213389 A CN 117213389A CN 202311466547 A CN202311466547 A CN 202311466547A CN 117213389 A CN117213389 A CN 117213389A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- tunnel
- monitoring
- strain
- stress
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 45
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 21
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明涉及隧道工程技术领域，具体公开一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，根据监测点的位置，将连接光纤应变计的光缆安装在隧道衬砌内表面；所述光纤应变计连接光纤光栅解调仪，利用所述光纤光栅解调仪测量数据，分析光纤应变计的变化规律；采用如下公式（1）计算衬砌结构的表面应力：（1）式中，为隧道衬砌内表面的应力；E为隧道衬砌内表面的弹性模量；为隧道衬砌内表面的测量应变。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程技术领域，特别涉及一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法。
背景技术
运营期的二次衬砌的受力状态监测至关重要，了解运营期隧道二次衬砌的受力发展能够及时防止隧道二次衬砌出现掉块，影响行车安全。一般情况下，二次衬砌的受力均通过内置埋设相关应变计进行量测。但针对于已经施作完成的二次衬砌的应力应变监测仍是一个挑战。
目前，隧道工程的安全至关重要，若隧道二次衬砌出现裂缝、掉块，则会影响行车安全。对于未施作的二次衬砌，往往通过埋设内置应变应力计的方法来完成结构的内力监测，以判断衬砌结构的安全状态。但针对已经施作的二次衬砌，目前还未有行之有效的监测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，以解决运营期隧道二次衬砌应力应变监测问题。
因此，本发明提供一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其采用的技术方案如下：
一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，包括：
根据监测点的位置，将连接光纤应变计的光缆安装在隧道衬砌内表面；
所述光纤应变计连接光纤光栅解调仪，利用所述光纤光栅解调仪测量数据，分析光纤应变计的变化规律；
采用如下公式（1）计算衬砌结构的表面应力：
（1）
式中，为隧道衬砌内表面的应力；E为隧道衬砌内表面的弹性模量；/>为隧道衬砌内表面的测量应变。
进一步地，所述光纤应变计和所述光缆均固定于所述隧道衬砌内表面。
进一步地，所述光纤应变计和所述光缆均用强力胶或者钻钉的方式固定于所述隧道衬砌内表面
进一步地，一个光缆连接多个光纤应变计，所述光纤应变计的位置对应于所述监测点的位置。
进一步地，所述监测点的位置通过监测断面数量及位置确定。
进一步地，所述监测断面数量及位置根据监测需求确定。
进一步地，所述监测断面包括隧道衬砌外表面和隧道衬砌内表面，所述隧道衬砌外表面位于所述隧道衬砌内表面的外侧。
进一步地，多个光纤应变计通过一个光缆连接光纤引线，所述光纤引线连接所述光纤光栅解调仪。
进一步地，所述光纤光栅解调仪设置于隧道衬砌结构的外部。
本发明的有益效果是：
本发明提出一种适用于已有二次衬砌的应力应变监测方法，能够实时有效的监测已经施作的二次衬砌结构的应变应力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了根据本发明实施例的一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法的流程图；
图2示出了根据本发明实施例的既有二次衬砌结构的监测断面结构图；
图3示出了根据本发明实施例的监测点及光纤布置示意图，是图2中的A-A剖面。
附图标记：1为隧道衬砌外表面；2为隧道衬砌内表面；3为光缆；4为光纤应变计；5为光纤与隧道内壁的粘结物；6为光纤引线；7为光纤光栅解调仪。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明实施例提供一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，如图1所示，是该方法的流程图，该方法具体包括如下步骤S100-S300。
步骤S100，根据监测点的位置，将连接光纤应变计的光缆安装在隧道衬砌内表面。
需要说明的是，监测点的位置一般通过监测断面数量及位置确定，而监测断面数量及位置则根据实际需求来进行确定，仅作为示例，如图2和图3所示，示出了几个监测点的位置。本实施例中的监测断面为隧道衬砌结构，该隧道衬砌结构包括有隧道衬砌外表面1和隧道衬砌内表面2，所述隧道衬砌外表面1位于所述隧道衬砌内表面2的外侧。监测点的位置通常设置于隧道衬砌内表面2上，一般为环形阵列布设，如图2和图3所示，监测点设置了8个，故设置有8个光纤应变计4，各个光纤应变计4通过一个光缆3进行连接。
光纤应变计4和光缆3通过光纤与隧道内壁的粘结物5固定于隧道衬砌内表面2，其中光纤与隧道内壁的粘结物5包括但不限于强力胶以及钻钉，只需要将光纤应变计4和光缆3稳定地固定在隧道衬砌内表面2上即可，可以理解的是，还可以使用其他方式将其固定于隧道衬砌内表面2上。在光纤应变计4和光缆3稳固地对应于监测点进行布设后，可以保证应力数据采集的准确性。
步骤S200，所述光纤应变计连接光纤光栅解调仪，利用所述光纤光栅解调仪测量数据，分析光纤应变计的变化规律。
需要说明的事，光纤应变计的变化规律指的是光纤应变计所采集到的电信号，基于该电信号所进行的计算而得到的隧道衬砌内表面的测量应变随时间变化的曲线。
如图2所示，多个光纤应变计4通过一个光缆3连接光纤引线6，所述光纤引线6连接所述光纤光栅解调仪7。光纤光栅解调仪7用于测量和收集数据，设置于既有二次衬砌结构的外部。
步骤S300，采用如下公式（1）计算衬砌结构的表面应力：
（1）
式中，为隧道衬砌内表面的应力；E为隧道衬砌内表面的弹性模量；/>为隧道衬砌内表面的测量应变。
因此，本发明通过在既有二次衬砌结构设置带有光纤应变计的光缆，并通过光纤引线将光纤应变计所采集到的应变信号馈送至光纤光栅解调仪，利用光纤光栅解调仪实现数据的测量和收集，进而通过测量和收集的数据实现对监测点表面应力的实时获取，可以有效判断结构的安全状态，提升隧道工程的安全性。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (9)
1.一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，包括：
根据监测点的位置，将连接光纤应变计的光缆安装在隧道衬砌内表面；
所述光纤应变计连接光纤光栅解调仪，利用所述光纤光栅解调仪测量数据，分析光纤应变计的变化规律；
采用如下公式（1）计算衬砌结构的表面应力：
（1）
式中，为隧道衬砌内表面的应力；E为隧道衬砌内表面的弹性模量；/>为隧道衬砌内表面的测量应变。
2.如权利要求1所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，所述光纤应变计和所述光缆均固定于所述隧道衬砌内表面。
3.如权利要求1所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，所述光纤应变计和所述光缆均用强力胶或者钻钉的方式固定于所述隧道衬砌内表面。
4.如权利要求1所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，一个光缆连接多个光纤应变计，所述光纤应变计的位置对应于所述监测点的位置。
5.如权利要求1所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，所述监测点的位置通过监测断面数量及位置确定。
6.如权利要求5所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，所述监测断面数量及位置根据监测需求确定。
7.如权利要求6所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，所述监测断面包括隧道衬砌外表面和隧道衬砌内表面，所述隧道衬砌外表面位于所述隧道衬砌内表面的外侧。
8.如权利要求1所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，多个光纤应变计通过一个光缆连接光纤引线，所述光纤引线连接所述光纤光栅解调仪。
9.如权利要求8所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，所述光纤光栅解调仪设置于隧道衬砌结构的外部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311466547.6A CN117213389A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 既有二次衬砌结构应力应变监测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311466547.6A CN117213389A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 既有二次衬砌结构应力应变监测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117213389A true CN117213389A (zh) | 2023-12-12 |
Family
ID=89039230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311466547.6A Pending CN117213389A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 既有二次衬砌结构应力应变监测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117213389A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101832140A (zh) * | 2010-04-20 | 2010-09-15 | 北京交通大学 | 海底隧道衬砌水压力分布规律试验方法 |
| CN110632719A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-31 | 宜昌睿传光电技术有限公司 | 一种内定点式超弱光纤光栅应变光缆 |
| US20200181864A1 (en) * | 2018-12-10 | 2020-06-11 | The Hong Kong Polytechnic University | Effective stress cell for direct measurement of effective stress in saturated soil |
| CN113487048A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-08 | 中建三局绿色产业投资有限公司 | 一种排水隧道运营安全监测与维护系统及方法 |
| CN215374306U (zh) * | 2021-06-16 | 2021-12-31 | 中铁第六勘察设计院集团有限公司 | 一种海底隧道复合式衬砌的结构受力测试装置 |
| CN115371860A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-11-22 | 重庆交通大学 | 隧道的内力获取方法及相关装置 |
| CN218716995U (zh) * | 2022-11-14 | 2023-03-24 | 太原西北二环高速公路发展有限公司 | 基于分布式光纤的采空区隧道多维智能监测系统 |
| CN115855663A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-28 | 中铁十六局集团第四工程有限公司 | 适用于岩溶隧道衬砌监测的模型试验系统及方法 |
-
2023
- 2023-11-07 CN CN202311466547.6A patent/CN117213389A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101832140A (zh) * | 2010-04-20 | 2010-09-15 | 北京交通大学 | 海底隧道衬砌水压力分布规律试验方法 |
| US20200181864A1 (en) * | 2018-12-10 | 2020-06-11 | The Hong Kong Polytechnic University | Effective stress cell for direct measurement of effective stress in saturated soil |
| CN110632719A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-31 | 宜昌睿传光电技术有限公司 | 一种内定点式超弱光纤光栅应变光缆 |
| CN215374306U (zh) * | 2021-06-16 | 2021-12-31 | 中铁第六勘察设计院集团有限公司 | 一种海底隧道复合式衬砌的结构受力测试装置 |
| CN113487048A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-08 | 中建三局绿色产业投资有限公司 | 一种排水隧道运营安全监测与维护系统及方法 |
| CN115371860A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-11-22 | 重庆交通大学 | 隧道的内力获取方法及相关装置 |
| CN218716995U (zh) * | 2022-11-14 | 2023-03-24 | 太原西北二环高速公路发展有限公司 | 基于分布式光纤的采空区隧道多维智能监测系统 |
| CN115855663A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-28 | 中铁十六局集团第四工程有限公司 | 适用于岩溶隧道衬砌监测的模型试验系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102162760B (zh) | 一种附着式拉索索力监测装置 | |
| CN112796953B (zh) | 一种风电机组塔筒寿命预测方法、系统、设备及存储介质 | |
| CA2814590A1 (en) | Parameter sensing and monitoring | |
| CN109869286B (zh) | 风力发电机组振动状态监测方法 | |
| JP5568014B2 (ja) | 構成部品監視装置 | |
| CN112585517A (zh) | 电线杆劣化检测系统、电线杆劣化检测装置、电线杆劣化检测方法和非暂时性计算机可读介质 | |
| CN113983942B (zh) | 一种盾构隧道管片错台的光纤光栅监测方法及装置 | |
| CN106679859A (zh) | 螺栓受力监测系统和监测方法 | |
| KR20150099646A (ko) | 풍력터빈 블레이드의 시험을 위한 데이터 수집 시스템 및 데이터 수집 방법 | |
| CN110375913B (zh) | 一种盾构法隧道非预埋式结构健康监测方法 | |
| CN117213389A (zh) | 既有二次衬砌结构应力应变监测方法 | |
| CN212254436U (zh) | 一种桥梁体内横向预应力应力测试系统 | |
| CN106248285A (zh) | 一种基于气缸型接触式位移传感器组的航空发动机低压涡轮轴盘紧固力检测方法及装置 | |
| CN110849719B (zh) | 基于光纤感测技术的受力杆件压缩和拉伸变形的监测方法 | |
| CN111765997A (zh) | 一种顶推梁监测控制施工方法 | |
| CN111323187A (zh) | 悬索桥主缆与主索鞍动态接触状态监测装置及方法 | |
| EP2454576B1 (en) | Method and system for monitoring a thin structure | |
| CN113251988B (zh) | 一种桥梁支座损伤的动力监测方法及系统 | |
| CN103376066B (zh) | 用于监测木结构应变的分布式传感光纤的安装方法 | |
| CN115752375A (zh) | 基于光纤的装配式钢柱垂直度偏差检测装置及检测方法 | |
| CN210177368U (zh) | 一种智能拉索及纤维增强光纤拉筋 | |
| CN113740086A (zh) | 用于泵车臂架状况监测的方法、装置、处理器及泵车 | |
| CN113515849A (zh) | 列车关键结构的寿命预测方法、系统、设备及存储介质 | |
| CN117705550B (zh) | 基于应力释放的桥梁体内有粘结预应力测试方法及系统 | |
| JP5462654B2 (ja) | 主蒸気配管の圧力脈動測定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |