CN205482823U - 一种分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构。本实用新型的目的是提供一种长期稳定性好、无零漂，不受电磁干扰、防雷的分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构，能够及时诊断衬砌局部损伤的位置和程度，在事故发生前进行预警。本实用新型的技术方案是：一种分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构，所述水工隧洞包括岩壁侧的边顶拱喷锚支护及过水侧的钢筋混凝土衬砌，在钢筋混凝土衬砌内埋有环向主筋和轴向主筋，环向主筋每隔一段设置一环，轴向主筋布置于顶拱、左边拱、右边拱和底拱内，其特征在于：在监测区域内，沿环向主筋绑扎分布传感光纤，沿顶拱和左右边拱内的轴向主筋绑扎分布传感光纤。本实用新型适用于水工隧洞工程。

Description

一种分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构

技术领域

本实用新型涉及一种分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构。适用于水工隧洞工程。

背景技术

水工隧洞是水利水电枢纽中的重要组成部分之一，隧洞的衬砌结构在工程的安全中具有重要作用，其投资在整个工程投资中也占据了很大一部分比例，一旦水工隧洞的衬砌结构出现裂缝可能导致整个结构的垮塌，甚至影响工程的运行和周边环境的安全。

目前隧洞衬砌监测仪器主要有钢筋计、应变计、测缝计等，钢筋计用于监测混凝土内部钢筋受力，以掌握衬砌钢筋的受力状态；测缝计用于监测混凝土衬砌与围岩接缝开合状态；应变计用于监测混凝土应变，以掌握衬砌的受力状态。这些监测方法仅能够监测某一点状态，并且不能够直接监测衬砌结构出现的裂缝，需要进行对应的换算，在换算过程中涉及到众多的假设，导致计算结果并不准确。

分布式光纤传感是一种新型的监测技术，其基本原理是，将通常用于通讯的光纤加工为传感光缆，通过探测光纤中背向传播散射光信号的变化和时差，获取环境量变化程度和位置。因此，仅需对一条光线路的一次测量，即可实现对沿线所有位置的应变、温度等信息的采集。并且，最新的光纤传感整体性能有了较大提升，测量精度约10με，空间分辨率0.1m，对于局部裂缝非常敏感，而传统点式传感器，仅能在“预测的危险部位”布点，绝大部分范围无法被监控。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种长期稳定性好、无零漂，不受电磁干扰、防雷的分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构，能够及时诊断衬砌局部损伤的位置和程度，在事故发生前进行预警。

本实用新型所采用的技术方案是：一种分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构，所述水工隧洞包括岩壁侧的边顶拱喷锚支护及过水侧的钢筋混凝土衬砌，在钢筋混凝土衬砌内埋有环向主筋和轴向主筋，环向主筋每隔一段设置一环，轴向主筋布置于顶拱、左边拱、右边拱和底拱内，其特征在于：在监测区域内，沿环向主筋绑扎分布传感光纤，沿顶拱和左右边拱内的轴向主筋绑扎分布传感光纤。

在钢筋混凝土衬砌底拱内的轴向主筋上绑扎备用的分布传感光纤。

所述分布传感光纤为一维连续敷设的传感光纤。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的分布传感光纤，一次测量，即可获取沿线各点的应变分布，克服了传统点式监测的缺点，真正实现从预判风险位置到实际发现危险的突破，这对于大型工程的运行期安全尤其关键；此外，光纤纤芯为石英材质，线路中没有电信号，所以具有长期稳定性好、无零漂，不受电磁干扰、防雷等优点；本实用新型应用分布式光纤传感技术，能够全面、有效地对隧洞衬砌运行状态进行评估，及时诊断衬砌局部损伤的位置和程度，在事故发生前进行预警。

附图说明

图1为本实用新型的结构布置图。

图2为本实用新型中分布传感光纤的布置图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实施例为一种分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构，该水工隧洞包括岩壁侧的边顶拱喷锚支护2及过水侧的钢筋混凝土衬砌3，在钢筋混凝土衬砌内埋有环向主筋1和轴向主筋5，环向主筋1每隔一段设置一环，轴向主筋5布置于顶拱、左边拱、右边拱和底拱内。在监测区域内，分布传感光纤6沿环向主筋1及轴向主筋5的顶拱、左边拱、右边拱和底拱绑扎，且绑扎在钢筋混凝土衬砌3底拱内的轴向主筋5为备用的分布传感光纤6；分布传感光纤6为一维连续敷设的传感光纤，一次测量即可获取沿线各点的应变分布，从而实现从预判风险位置到实际发现危险的突破；且该光纤的纤芯为石英材质，线路中没有电信号，具有长期稳定性好、无零漂，不受电磁干扰、防雷等优点。

本实施例的实施方式如下：

(1)根据不同围岩洞段、不同支护结构型式及潜在的开裂部位，拟定光纤监控的代表性区域，沿环向主筋1和轴向主筋5埋设分布传感光纤6；

(2)对于钢筋混凝土衬砌3的环向应变，分布传感光纤6沿环向主筋1绑扎，粘结于混凝土衬砌内，用于分析衬砌环向断面的受力和变形情况，监控裂缝的发展；

(3)对于钢筋混凝土衬砌3的轴向应变，分布传感光纤6沿轴向主筋5的顶拱、左边拱、右边拱和底拱绑扎，粘结于混凝土衬砌内，以获得整个监测段内顶拱和左右边拱的轴向应变分布数据，用于判定异常变形和裂缝发生的位置和程度；

(4)分布传感光纤6本身具有一定强度，可以用塑料绑线沿钢筋临时固定，绑扎时注意使光缆绷直；混凝土浇筑后，光缆凝固于混凝土中，随混凝土变形而产生应变；裂缝发生后，该处的应变测量值会发生突变，起到准确的预警作用。

Claims (3)

1.一种分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构，所述水工隧洞包括岩壁侧的边顶拱喷锚支护(2)及过水侧的钢筋混凝土衬砌(3)，在钢筋混凝土衬砌内埋有环向主筋(1)和轴向主筋(5)，环向主筋(1)每隔一段设置一环，轴向主筋(5)布置于顶拱、左边拱、右边拱和底拱内，其特征在于：在监测区域内，沿环向主筋(1)绑扎分布传感光纤(6)，沿顶拱和左右边拱内的轴向主筋(5)绑扎分布传感光纤(6)。

2.根据权利要求1所述的分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构，其特征在于：在钢筋混凝土衬砌(3)底拱内的轴向主筋(5)上绑扎备用的分布传感光纤(6)。

3.根据权利要求1或2所述的分布式光纤监测水工隧洞衬砌裂缝的结构，其特征在于：所述分布传感光纤(6)为一维连续敷设的传感光纤。