CN205049133U - 一种隧道围岩变形动态监测系统 - Google Patents

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CN205049133U CN201520812451.5U CN201520812451U CN205049133U CN 205049133 U CN205049133 U CN 205049133U CN 201520812451 U CN201520812451 U CN 201520812451U CN 205049133 U CN205049133 U CN 205049133U
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唐琳
刘雯斐
付金璐
崔春雷
赵国栋
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Abstract

本实用新型涉及结构工程自动化技术领域,具体涉及一种隧道围岩变形动态监测系统。针对现有技术缺乏对隧道围岩变形的连续自动化监测方法,本实用新型提供了一种隧道围岩变形动态监测系统,该系统能够在不影响隧道运营的情况下实时采集、传输和处理隧道围岩变形技术参数,具有响应速度快、可靠性高和成本低廉等特点,能够满足隧道分布分散、地域广阔的大型监控网的建设需要。本实用新型包括表面应变计、工控机、无线传输模块和监控中心服务器。表面应变计检测到的隧道围岩变形信号传输至工控机,工控机通过无线传输模块并利用无线通信网络将隧道围岩变形信号传输至监控中心服务器。

Description

一种隧道围岩变形动态监测系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及结构工程自动化技术领域,具体涉及一种隧道围岩变形动态监测 系统。
背景技术
[0002] 在既有隧道下方施工建设下穿段隧道时,对既有隧道的运营存在一定的安全风 险,主要包括既有隧道的整体沉降超限、振动速度过大所造成的结构损伤以及隧道结构应 变超限等。现有技术在测量隧道围岩变形时,检测方法为人工测量,采用的仪器为收敛计, 需要在下穿段隧道施工期间人工携带检测仪器定期进入既有隧道内部进行测量,具有一定 的安全风险,并且人工测量在测量结果方面往往不能满足测试精度、测量数据实时性和连 续性等要求。 实用新型内容
[0003] 针对现有技术缺乏对隧道围岩变形的连续自动化监测方法,本实用新型提供了一 种隧道围岩变形动态监测系统,该系统能够在不影响隧道运营的情况下实时采集、传输和 处理隧道围岩变形技术参数,具有响应速度快、可靠性高和成本低廉等特点,能够满足隧道 分布分散、地域广阔的大型监控网的建设需要。
[0004] 本实用新型的技术方案为:
[0005] -种隧道围岩变形动态监测系统,包括表面应变计、工控机、无线传输模块和监控 中心服务器。表面应变计检测到的隧道围岩变形信号传输至工控机,工控机通过无线传输 模块并利用无线通信网络将隧道围岩变形信号传输至监控中心服务器。
[0006] 具体的,监测系统包括局域网,工控机通过无线传输模块并利用无线通信网络将 隧道围岩变形信号传输至局域网,局域网通过固定IP专线将隧道围岩变形信号传输至监 控中心服务器。
[0007] 具体的,无线传输模块为DTU数传模块,无线通信网络为GPRS网络。
[0008] 具体的,表面应变计安装在隧道内壁上并且受力方向为隧道轮廓的切线方向。
[0009] 具体的,隧道内每间隔10m设置一个检测断面,每个检测断面上设置5个测点,5个 测点分别位于同一检测断面的拱顶、两个拱腰和两个拱脚,每个测点上安装1个表面应变 计。
[0010] 本实用新型的有益效果:本实用新型利用安装在隧道内的表面应变计实时采集 隧道围岩变形量并传输至设置在隧道外的工控机,最后由工控机利用无线传输模块和无线 通信网络将隧道围岩变形信号传输至监控中心服务器,实现隧道围岩变形的连续自动化监 测,为指导下一步的施工提供技术支持,并确保在施工过程中既有隧道的安全运营。本实用 新型考虑到监控中心服务器一般设置在远离隧道的城市中,在隧道附近设置若干台数据采 集仪或工控机,负责对现场信号的收集。隧道多处于野外且分布的地域较为广阔和分散,铺 设专用的有线通信网络耗资巨大,并且维护运营的难度和经费开支均较高。GPRS网络是覆 盖全国的公共网络,采用GPRS来传输数据的一大优势就是现场采集点可以分布在全国范 围,数据中心与现场采集点之间的距离不受限制,该优点是专用无线通信网络(如数传电 台、WiMax和WLAN等)和有线通信网络无法比拟的。本实用新型利用DTU数传模块和GPRS 无线通信网络将现场信号传输至监控中心服务器,降低了建设成本,并且响应速度快、可靠 性高,能够满足隧道分布分散、地域广阔的大型监控网的建设需要。本实用新型设计结构简 洁,适用于全国各类隧道的围岩变形动态监测,具有较大的应用和推广空间。
附图说明
[0011] 图1为本实用新型的组成示意图。
具体实施方式
[0012] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0013] 实施例为已建成通车的杭深线天池山隧道的围岩变形动态监测项目。新建宁德白 马港铁路支线天池山一号隧道与实施例中既有隧道存在交叉情况,属于下穿既有客运专线 铁路隧道情况。新建天池山一号隧道与实施例中既有隧道成26. 27°斜交,新建天池山一号 隧道内轨顶距实施例中既有隧道内轨顶22. 24m,新建天池山一号隧道二次衬砌拱顶外缘与 实施例中既有隧道衬砌仰拱净距为12. 32m,施工下穿段隧道时对实施例中既有隧道存在一 定的安全威胁。
[0014] 实施例中既有隧道的表覆地层为第四系全新统冲洪积(Q4al+Pl)粉质黏土、砾砂、细 圆砾土、碎石土,下伏第三系上新统(βΝ2)玄武岩,白垩系下统〇g粉砂岩、砂岩、泥岩以及 燕山晚期(γ5)花岗岩、(λ μ5)安山玢岩。实施例既有隧道围岩地质构造体系复杂繁多,不 同时期、不同等级、不同性质的断裂构造十分发育,多有交叉迹象,并常伴有次级断裂,使得 区内地质构造极为复杂化,各次断层破碎带遭剥蚀后形成众多河谷、冲沟。实施例既有隧道 的隧区地下水为基岩裂隙水,按其赋存条件可分为风化基岩裂隙水和构造基岩裂隙水。主 要赋存于白垩系下统砂岩、泥岩及白垩系地层与燕山期花岗岩、安山玢岩接触带中,地下水 主要受大气降水补给,以地下径流及人工开采方式排泄,水位季节变化幅度2~3m。对实施 例中既有隧道进行监测的目的是根据围岩变形掌握既有隧道结构的稳定性,及时了解既有 隧道的运营情况及变化情况,为及时调整和修正新建隧道施工方法提供科学依据,可以预 防由于新建隧道对既有隧道带来的安全运营风险。
[0015] 实施例在既有隧道内每间隔10m设置一个测量断面,共计8个测量断面;每个测 量断面上设置5个测点,5个测点分别位于同一检测断面的拱顶、两个拱腰和两个拱脚上, 每个测点上安装1个表面应变计。各个表面应变计安装在既有隧道内壁上并且受力方向为 隧道轮廓的切线方向。如图1所示,实施例的隧道围岩变形动态监测系统包括表面应变计、 工控机、DTU数传模块、局域网和监控中心服务器。表面应变计检测到的隧道围岩变形信号 传输至工控机,工控机通过DTU数传模块并利用GPRS网络将隧道围岩变形信号传输至局域 网,局域网通过固定IP专线将隧道围岩变形信号传输至监控中心服务器。工控机的一个输 出端与报警终端相连。表1为2014年10月至2015年1月实施例中既有隧道围岩变形监 测数据。
[0016] 表 1
Figure CN205049133UD00051
Figure CN205049133UD00061
[0019] 注:表1中数值单位为μ ε ;应变增大表示受拉,应变减小表示受压。由于在拱顶 安装的传感器受到接触网高压电流的影响,导致了数据传输的不稳定和不准确,因此在数 据分析中未考虑拱顶位置的传感器。
[0020] 实施例采用自动化智能无线采集系统实时监测,可同时与人工辅助测量相结合, 在不影响既有隧道列车正常运营的情况下,对监测过程中所使用的仪器费用合理的进行优 化,将布线长度减小到最低,合理选用仪器,所提供的相关参数合理,对传感器测点布置合 理,不但顺利完成了监测而且有效的节约了资金。实施例能够实时记录并查询爆破振动发 生时既有隧道主要测点的围岩变形数据,而且在出现超出预警值数据时可发出蜂鸣报警, 报警终端安装在隧道口的安全范围内。
[0021] 以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例,而并非本实用新型可行实施的 穷举。对于本领域一般技术人员而言,在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作 出的任何显而易见的改动,都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种隧道围岩变形动态监测系统,其特征在于其包括表面应变计、工控机、无线传输 模块和监控中心服务器,所述表面应变计检测到的隧道围岩变形信号传输至工控机,所述 工控机通过无线传输模块并利用无线通信网络将所述隧道围岩变形信号传输至监控中心 服务器。
2. 根据权利要求1所述的一种隧道围岩变形动态监测系统,其特征在于所述监测系统 包括局域网,所述工控机通过无线传输模块并利用无线通信网络将所述隧道围岩变形信号 传输至局域网,所述局域网通过固定IP专线将所述隧道围岩变形信号传输至监控中心服 务器。
3. 根据权利要求1所述的一种隧道围岩变形动态监测系统,其特征在于所述无线传输 模块为DTU数传模块,所述无线通信网络为GPRS网络。
4. 根据权利要求1所述的一种隧道围岩变形动态监测系统,其特征在于所述表面应变 计安装在隧道内壁上并且受力方向为隧道轮廓的切线方向。
5. 根据权利要求4所述的一种隧道围岩变形动态监测系统,其特征在于隧道内每间隔 l〇m设置一个检测断面,每个检测断面上设置5个测点,5个所述测点分别位于同一检测断 面的拱顶、两个拱腰和两个拱脚,每个测点上安装1个表面应变计。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107607082A (zh) * 2017-10-24 2018-01-19 成都理工大学 Tbm施工围岩变形监测系统
CN108279082A (zh) * 2018-01-16 2018-07-13 吉林大学 一种隧道围岩压力监测和预警系统
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