CN205593565U - 隧道工程全寿命监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了隧道工程全寿命监测装置，该监测装置设置于隧道的监测断面，包括：光纤光栅土压力传感器、光纤光栅应力计、光纤光栅渗压传感器、FRP‑FBG锚杆、光纤光栅多点位移传感器以及光栅测缝传感器。本实用新型隧道工程全寿命监测装置利用光纤光栅传感器技术可以对隧道实现多方位的监测，其寿命长、安全性好、监测精度高，稳定性好，能有效预防和减少隧道安全事故的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道工程监测技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅传感技术的隧道工程全寿命监测装置。
背景技术
随着隧道工程日益增多，无论在施工期还是在运营期，经常会发生不同程度的隧道破坏，稍有不慎就会造成安全事故，轻则导致巨大经济损失，重则危及人身安全。因此，有必要建立和发展针对隧道工程健康状况的全寿命监测系统，以监测隧道在施工期与运营期的工作状态，及早发现潜在危险状况，为隧道工程进行及时有效的加固和维修提供科学依据，从而达到预防和减少隧道工程事故发生的目的。
传统的隧道监测技术具有易受电磁等外部环境干扰，监测误差大、传感设备使用寿命短，难以实现隧道工程的长期监测。
故一种结构简单，安全性好、监测精度高的隧道工程全寿命监测装置亟待提出。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提出了隧道工程全寿命监测装置，该监测装置利用光纤光栅传感器技术可以对隧道实现多方位的监测，其寿命长、安全性好、监测精度高，稳定性好，能有效预防和减少隧道安全事故的发生。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
隧道工程全寿命监测装置，设置于隧道的监测断面，包括：光纤光栅土压力传感器，埋设于隧道围岩与隧道混凝土衬砌之间，用于监测作用在隧道混凝土衬砌上的围岩压力；光纤光栅应力计，埋设于隧道混凝土衬砌内部，用于监测隧道混凝土衬砌结构的应力；光纤光栅渗压传感器，埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩的渗压力；FRP-FBG锚杆，埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩应力应变状态；光纤光栅多点位移传感器，埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩内部稳定性；光栅测缝传感器，埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩内部接缝和/或裂缝的状态。
本实用新型一种隧道工程全寿命监测装置利用光纤光栅传感器技术对隧道施工期和运营期进行全寿命监测，实现对隧道围岩压力、混凝土衬砌结构应力、渗水压力、锚杆应力应变状态、围岩内部位移变化及围岩表面裂缝变化的监测，进而实现隧道工程的安全评定和预警，并能有效地预防和减少隧道安全事故的发生。本实用新型一种隧道工程全寿命监测装置中的各个传感器与光纤光栅解调仪连接，将采集的多种物理参数转变成便于记录及再处理的光波信号，通过传输光缆将光波信号传给光纤光栅解调仪，利用光纤光栅解调仪将光波信号解调为数字电信号，并通过以太网传输到数据库子系统。然后通过数据处理与分析子系统将采集到的数据进行处理和分析。最后，根据分析结果对隧道工程的安全性、适用性等给出评价，生成各类评定报告，并给出隧道的工作状态和维修建议，为隧道养护与管理决策提供指导和依据。在监测过程中可以会在隧道发生异常状况时触发预警信号，及时提醒相关技术人员关注隧道的安全状况。
本实用新型一种隧道工程全寿命监测装置具有抗电磁干扰、耐腐蚀、寿命长、安全性好、监测精度高，稳定性好等优点。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，在每个监测断面设置3～5个光纤光栅土压力传感器。
采用上述优选的方案，结构简单，可依据具体情况设置3～5个光纤光栅土压力传感器。
作为优选的方案，多个光纤光栅土压力传感器均匀设置于监测断面。
采用上述优选的方案，多个光纤光栅土压力传感器可均匀埋设于拱顶、拱座与边墙上。
作为优选的方案，在每个监测断面设置3～5个光纤光栅应力计。
采用上述优选的方案，结构简单，可依据具体情况设置3～5个光纤光栅应力计。
作为优选的方案，多个光纤光栅应力计均匀设置于监测断面。
采用上述优选的方案，多个光纤光栅应力计可均匀埋设于拱顶、拱座与边墙上。
作为优选的方案，隧道工程全寿命监测装置包括多根FRP-FBG锚杆，且多根FRP-FBG锚杆均匀设置于监测断面。
采用上述优选的方案，多个FRP-FBG锚杆可均匀埋设于拱顶、拱座与边墙上。
作为优选的方案，设置于FRP-FBG锚杆上的FBG监测点数量不少于3个，且FBG监测点沿FRP-FBG锚杆的长度方向均匀布置。
采用上述优选的方案，监测更精准。
作为优选的方案，隧道工程全寿命监测装置包括多个光纤光栅多点位移传感器，且多个光纤光栅多点位移传感器均匀设置于监测断面。
采用上述优选的方案，多个光纤光栅多点位移传感器可均匀埋设于拱顶、拱座与边墙上。
作为优选的方案，隧道工程全寿命监测装置包括多个光栅测缝传感器，且多个光栅测缝传感器均匀设置于监测断面。
采用上述优选的方案，多个光栅测缝传感器可均匀埋设于拱顶、拱座与边墙上。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的隧道工程全寿命监测装置的结构示意图。
其中：1 光纤光栅土压力传感器、2 光纤光栅应力计、3 光纤光栅渗压传感器、4 FRP-FBG锚杆、5 光栅测缝传感器、6 光栅测缝传感器。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施方式。
为了达到本实用新型的目的，隧道工程全寿命监测装置的其中一些实施例中，
如图1所示，隧道工程全寿命监测装置设置于隧道的监测断面，包括：五个光纤光栅土压力传感器1、五个光纤光栅应力计2、两个光纤光栅渗压传感器3、五根FRP-FBG锚杆4、三个光栅测缝传感器5、三个光栅测缝传感器6。
光纤光栅土压力传感器1埋设于隧道围岩与隧道混凝土衬砌之间，用于监测作用在隧道混凝土衬砌上的围岩压力。五个光纤光栅土压力传感器1均匀设置于监测断面，埋设于拱顶、拱座与边墙上。
光纤光栅应力计2埋设于隧道混凝土衬砌内部，用于监测隧道混凝土衬砌结构的应力。五个光纤光栅应力计2均匀设置于监测断面，埋设于拱顶、拱座与边墙上。
光纤光栅渗压传感器3埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩的渗压力。两个光纤光栅渗压传感器3均匀设置于监测断面，埋设于两侧边墙上。
FRP-FBG锚杆4埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩应力应变状态，设置于FRP-FBG锚杆4上的FBG监测点数量为五个，且FBG监测点沿FRP-FBG锚杆4的长度方向均匀布置。五根FRP-FBG锚杆4均匀设置于监测断面，埋设于拱顶与拱座与边墙上。
光纤光栅多点位移传感器5埋设于隧道围岩内部，采用钻孔灌浆或固定锚头的方式设置，用于监测隧道围岩内部稳定性。三个光纤光栅多点位移传感器5均匀设置于监测断面，埋设于拱顶与拱座上。
光栅测缝传感器6埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩内部接缝或裂缝的状态。三个光栅测缝传感器6均匀设置于监测断面，埋设于拱顶与拱座上。
本实用新型一种隧道工程全寿命监测装置利用光纤光栅传感器技术对隧道施工期和运营期进行全寿命监测，实现对隧道围岩压力、混凝土衬砌结构应力、渗水压力、锚杆应力应变状态、围岩内部位移变化及围岩表面裂缝变化的监测，进而实现隧道工程的安全评定和预警，并能有效地预防和减少隧道安全事故的发生。本实用新型一种隧道工程全寿命监测装置中的各个传感器与光纤光栅解调仪连接，将采集的多种物理参数转变成便于记录及再处理的光波信号，通过传输光缆将光波信号传给光纤光栅解调仪，利用光纤光栅解调仪将光波信号解调为数字电信号，并通过以太网传输到数据库子系统。然后通过数据处理与分析子系统将采集到的数据进行处理和分析。最后，根据分析结果对隧道工程的安全性、适用性等给出评价，生成各类评定报告，并给出隧道的工作状态和维修建议，为隧道养护与管理决策提供指导和依据。在监测过程中可以会在隧道发生异常状况时触发预警信号，及时提醒相关技术人员关注隧道的安全状况。
本实用新型一种隧道工程全寿命监测装置利用光纤光栅传感器技术可以对隧道实现多方位的监测，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、寿命长、安全性好、监测精度高，稳定性好等优点。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.隧道工程全寿命监测装置，设置于隧道的监测断面，其特征在于，包括：
光纤光栅土压力传感器，埋设于隧道围岩与隧道混凝土衬砌之间，用于监测作用在隧道混凝土衬砌上的围岩压力；
光纤光栅应力计，埋设于隧道混凝土衬砌内部，用于监测隧道混凝土衬砌结构的应力；
光纤光栅渗压传感器，埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩的渗压力；
FRP-FBG锚杆，埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩应力应变状态；
光纤光栅多点位移传感器，埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩内部稳定性；
光栅测缝传感器，埋设于隧道围岩内部，用于监测隧道围岩内部接缝和/或裂缝的状态。
2.根据权利要求1所述的隧道工程全寿命监测装置，其特征在于，在每个所述监测断面设置3～5个所述光纤光栅土压力传感器。
3.根据权利要求2所述的隧道工程全寿命监测装置，其特征在于，多个所述光纤光栅土压力传感器均匀设置于所述监测断面。
4.根据权利要求1所述的隧道工程全寿命监测装置，其特征在于，在每个所述监测断面设置3～5个所述光纤光栅应力计。
5.根据权利要求4所述的隧道工程全寿命监测装置，其特征在于，多个所述光纤光栅应力计均匀设置于所述监测断面。
6.根据权利要求1所述的隧道工程全寿命监测装置，其特征在于，所述隧道工程全寿命监测装置包括多根所述FRP-FBG锚杆，且多根所述FRP-FBG锚杆均匀设置于所述监测断面。
7.根据权利要求6所述的隧道工程全寿命监测装置，其特征在于，设置于所述FRP-FBG锚杆上的FBG监测点数量不少于3个，且所述FBG监测点沿FRP-FBG锚杆的长度方向均匀布置。
8.根据权利要求1所述的隧道工程全寿命监测装置，其特征在于，所述隧道工程全寿命监测装置包括多个所述光纤光栅多点位移传感器，且多个所述光纤光栅多点位移传感器均匀设置于所述监测断面。
9.根据权利要求1所述的隧道工程全寿命监测装置，其特征在于，所述隧道工程全寿命监测装置包括多个所述光栅测缝传感器，且多个所述光栅测缝传感器均匀设置于所述监测断面。
Priority Applications (1)
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| CN107421588A (zh) * | 2017-08-25 | 2017-12-01 | 吉林建筑大学 | 以新型锚杆为传感媒介的光纤光栅传感矿山安全监测系统 |
| CN107830890A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-03-23 | 上海潮旅信息科技股份有限公司 | 一种基于光纤传感器的隧道安全监测系统 |
| CN108444423A (zh) * | 2018-03-11 | 2018-08-24 | 宁海县交通集团有限公司 | 一种下穿公路的隧道围岩全位移测量方法 |
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| CN110017171A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-16 | 无锡中金鼎讯信通科技股份有限公司 | 一种用于隧道结构健康全生命周期实时监测系统 |
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