CN218884901U - 隧道断面变形监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请文件公开的一种隧道断面变形监测装置，包括用于监测隧道断面变形的检测装置和用于接收监测数据的数据采集器，所述数据采集器通过发射电信号并使电信号流经检测装置回到数据采集器内形成一个闭合回路；本实用新型通过将检测装置预埋在隧道二次衬砌混凝土结构内，并使用数据采集器对隧道断面周向净空收敛变形进行监测分析，能比较全面的获得隧道断面变形的信息；该装置成本较低，监测方便，精度较高，便于施工人员进行监测与数据处理。

Description

隧道断面变形监测装置

技术领域

本实用新型涉及隧道监测技术领域，具体涉及一种隧道断面变形监测装置。

背景技术

隧道变形是隧道结构在全生命周期运维管理过程中受岩土体应力及荷载、特殊地质环境、邻近区域施工等条件变化导致的隧道结构出现的位移变化现象。在隧道结构运营使用过程中，隧道断面的收敛变形反映了其结构的性能演化，是判断结构安全稳定与运营维护的重要依据。而隧道净空收敛变形值这一指标是多部国家标准、地方标准等所列举隧道结构监控量测的安全控制指标。

传统的监测方法是利用全站仪、水准仪、断面仪等对隧道结构进行监测，需要耗费大量的人力和物力，且传统的“ABC”法监测精度和监测效率低，自动化程度不高，难以实现对隧道断面环向结构的整体化监测；而智能机器人、光纤光栅技术等监测手段由于成本不低、技术要求高而无法进行普及。

因此，需要一种成本较低、监测方便、能够比较全面的获得隧道断面变形信息的监测方法，为隧道断面变形的稳定性评价和灾难预警提供基础性资料。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供的一种隧道断面变形监测装置，通过预埋在隧道二次衬砌混凝土结构的检测装置，并使用数据采集器对隧道断面周向净空收敛变形进行监测分析，该装置成本较低，监测方便，整体化监测性能较为精确。

本实用新型提供的一种隧道断面变形监测装置，包括用于监测隧道断面变形的检测装置和用于接收监测数据的数据采集器，所述数据采集器通过发射电信号并使电信号流经检测装置回到数据采集器内形成一个闭合回路。

进一步，所述检测装置沿隧道断面周向设置并预埋在隧道断面的混凝土结构中。

进一步，所述数据采集器包括信号接发模块、电源管理模块和数据分析模块，所述信号接发模块、电源管理模块和数据分析模块集成一体形成数据采集器。

进一步，所述信号接发模块包括信号接发系统、发射传输线及其接口和接收传输线及其接口，所述信号接发系统通过发射传输线及其接口发送信号并通过接收传输线及其接口接收信号。

进一步，所述电源管理模块包括供电装置及电源接口，所述供电装置及电源接口用于为数据采集器提供电力能源。

进一步，所述数据分析模块包括数据分析系统和数据传输线及其接口，所述数据传输线及其接口与信号接发模块连接，所述数据分析系统用于对信号接发模块的传输信号进行分析。

进一步，还包括设置在检测装置和数据采集器之间的连接件，所述连接件用于将检测装置的起始端端部和末端端部收拢在一起并使检测装置形成环形，所述连接件设置于隧道断面结构的腰部。

进一步，所述连接件内设有两个管腔，所述两个管腔在隧道混凝土结构内的端部分别与检测装置的起始端端部和末端端部相连。

进一步，所述两个管腔在隧道混凝土结构外侧的端部分别形成检测装置的起始端接口和末端接口，所述起始端接口和末端接口处设置有保护外壳，所述保护外壳用于在未监测时对起始端接口和末端接口进行封闭保护。

进一步，所述数据采集器在监测时，所述发射传输线分别连接检测装置起始端接口与采集器发射接口；所述采集器接收接口通过接受传输线连接检测装置末端接口。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种隧道断面变形监测装置，通过将检测装置预埋在隧道二次衬砌混凝土结构内，并使用数据采集器对隧道断面环向净空收敛变形进行监测分析，能比较全面的获得隧道断面变形的信息；该装置成本较低，监测方便，精度较高，便于施工人员进行监测与数据处理。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型装置未监测时安装剖面示意图；

图2为图1中的A处放大图；

图3为本实用新型装置监测时原理示意图；

图4为本实用新型数据采集器内置功能模块框图；

图5为本实用新型支护桩合拢构件示意图。

其中附图标记为：1—隧道衬砌结构；2—检测装置；3—合拢构件；4—检测装置起始端接口；5—检测装置末端接口；6—保护外壳；7—接收传输线；8 —发射传输线；9—数据采集器。

具体实施方式

如图所示，本实用新型提供的一种隧道断面变形监测装置，包括用于监测隧道断面变形的检测装置2和用于接收监测数据的数据采集器9，所述数据采集器9通过发射电信号并使电信号流经检测装置2回到数据采集器9内形成一个闭合回路。

本实施例中，结合图1和图2所示，检测装置2和连接件均预埋在隧道二次衬砌混凝土结构中，其中二次衬砌是指隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌；由于在隧道进行二次衬砌时，会同步进行设置通讯、照明等相关设施的施工，所以将该监测装置中的检测装置2和连接件设置在二次衬砌结构内，可以在不影响整体工期的情况下，方便又快捷地布置检测装置2和连接件；在布置时，检测装置2 沿隧道断面周向布置，并使检测装置能够在该隧道断面处对隧道的整体变形进行检测，而连接件只需布置在隧道断面结构的腰部即可；其中检测装置应选用柔性并具有一定强度和耐腐蚀的材料，例如光纤等材料，主要是因为检测装置布置在二次衬砌混凝土结构后，受岩土体应力及荷载、特殊地质环境、邻近区域施工等条件变化，隧道结构会出现的位移变化现象，而具有一定强度的柔性材料能够完美适用隧道结构的轻微变形，耐腐蚀性能能够时检测装置的使用寿命更长；连接件为钢构件，在本实施例中为合拢构件3，主要用于收拢检测装置2的起始端端部和末端端部并使检测装置形成环形的回路，使检测装置2能够对隧道的整体环向净空收敛变形进行数据监测。

本实施例中，结合图2和图5所示，合拢构件3内设有两个管腔，其中管腔呈L型并通过钢板将两个管腔焊接在一起形成合拢构件3整体；合拢构件3 的两个管腔在隧道二次衬砌混凝土结构中的端部分别与检测装置的起始端端部和末端端部相连；合拢构件3的两个管腔在隧道二次衬砌混凝土结构外侧的端部分别形成检测装置起始端接口4和检测装置末端接口5；在检测装置起始端接口4和检测装置末端接口5处还设置有保护外壳6，保护外壳6用于在未监测时对检测装置起始端接口4和检测装置末端接口5及合拢构件3进行封闭保护。

本实施例中，结合图3和图4所示，隧道环向变形监测装置还包括数据采集器9，数据采集器9由信号接发模块、电源管理模块和数据分析模块集成一体；数据采集器9为具有信号接发功能和数据分析功能的中央处理单元，类似于现有技术中小型单片机，在此不再赘述；数据采集器9主要是用于对检测装置2接发信号，并根据所传递回来的信号进行分析对比，得到监测周期内隧道累计环向净空收敛变形值。

本实施例中，结合图4所示，信号接发模块包括信号接发系统、发射传输线8及其接口和接收传输线7及其接口；信号接发系统通过发射传输线8及其接口向检测装置2发送电信号并通过接收传输线7及其接口接收流经检测装置 2后的电信号；电源管理模块包括供电装置及电源接口，供电装置及电源接口用于为数据采集器9提供电力能源；数据分析模块包括数据分析系统和数据传输线及其接口；其中数据传输线及其接口与信号接发模块连接，数据分析系统用于对信号接发模块的传输信号进行分析。

本实施例中，结合图3所示，数据采集器9在监测时，发射传输线8分别连接检测装置起始端接口4与采集器发射接口；所述采集器接收接口通过接受传输线7连接检测装置末端接口5；当信号接发系统开始监测时，先激发传输信号，在持续时间t后，传输回信号接发系统；数据分析系统在监测时，通过记录所监测隧道断面的里程桩号，再依据“传输距离s＝传输速度v×传输时间 t”,即可分析得到该段桩号处隧道结构断面的环向尺寸值；通过将数据采集器 9将所得到的隧道结构断面的环向尺寸值数据导入计算机，根据不同里程桩号的隧道断面进行归纳，比较与起始监测时间、上一个监测周期下的隧道结构断面的环向尺寸值，其差值即分别为此监测时间下的隧道累计环向净空收敛变形值与此监测频率下的隧道本期净空收敛变形值；其中起始监测时间为隧道断面混凝土达到设计强度要求并完全拆模后的首次监测。本实施例中，通过使用该监测装置，能够得到比较全面的隧道环向变形信息；同时该装置成本较低，监测方便，精度较高，便于施工人员进行监测与数据处理。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种隧道断面变形监测装置，其特征在于：包括用于监测隧道断面变形的检测装置和用于接收监测数据的数据采集器，所述数据采集器通过发射电信号并使电信号流经检测装置回到数据采集器内形成一个闭合回路。

2.根据权利要求1所述的隧道断面变形监测装置，其特征在于：所述检测装置沿隧道断面周向设置并预埋在隧道断面的混凝土结构中。

3.根据权利要求2所述的隧道断面变形监测装置，其特征在于：所述数据采集器包括信号接发模块、电源管理模块和数据分析模块，所述信号接发模块、电源管理模块和数据分析模块集成一体形成数据采集器。

4.根据权利要求3所述的隧道断面变形监测装置，其特征在于：所述信号接发模块包括信号接发系统、发射传输线及其接口和接收传输线及其接口，所述信号接发系统通过发射传输线及其接口发送信号并通过接收传输线及其接口接收信号。

5.根据权利要求3所述的隧道断面变形监测装置，其特征在于：所述电源管理模块包括供电装置及电源接口，所述供电装置及电源接口用于为数据采集器提供电力能源。

6.根据权利要求3所述的隧道断面变形监测装置，其特征在于：所述数据分析模块包括数据分析系统和数据传输线及其接口，所述数据传输线及其接口与信号接发模块连接，所述数据分析系统用于对信号接发模块的传输信号进行分析。

7.根据权利要求4所述的隧道断面变形监测装置，其特征在于：还包括设置在检测装置和数据采集器之间的连接件，所述连接件用于将检测装置的起始端端部和末端端部收拢在一起并使检测装置形成环形，所述连接件设置于隧道断面结构的腰部。

8.根据权利要求7所述的隧道断面变形监测装置，其特征在于：所述连接件内设有两个管腔，所述两个管腔在隧道混凝土结构内的端部分别与检测装置的起始端端部和末端端部相连。

9.根据权利要求8所述的隧道断面变形监测装置，其特征在于：所述两个管腔在隧道混凝土结构外侧的端部分别形成检测装置的起始端接口和末端接口，所述起始端接口和末端接口处设置有保护外壳，所述保护外壳用于在未监测时对起始端接口和末端接口进行封闭保护。

10.根据权利要求9所述的隧道断面变形监测装置，其特征在于：所述数据采集器在监测时，所述发射传输线分别连接检测装置起始端接口与采集器发射接口；所述采集器接收接口通过接受传输线连接检测装置末端接口。

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