分布式光纖監(jiān)測隧道沉降的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種分布式光纖監(jiān)測隧道沉降的裝置。本實用新型的監(jiān)測裝置包括兩個相同的監(jiān)測單元。監(jiān)測單元包括分布式光纖、卡槽板?？ú郯鍨榘雸A形厚板，圓弧面開有斜槽，保證分布式光纖能卡入?？ú郯骞潭ㄔ诿總€隧道管片中線上，且相鄰兩個卡槽板連線與隧道縱向呈30°的夾角。分布式光纖沿卡槽板圓弧面從隧道一端到另一端折線布設(shè)，之后轉(zhuǎn)向直線返回到起點。將卡槽板與分布式光纖用膠粘固定，一個監(jiān)測單元制作完成。在已有上述監(jiān)測單元的隧道管片上，再布置一個相同的監(jiān)測單元，使得這兩個監(jiān)測單元沿隧道縱向中線對稱，即完成監(jiān)測裝置的制作。本實用新型的監(jiān)測裝置與數(shù)據(jù)采集儀連接，可實現(xiàn)地鐵隧道全天候?qū)崟r自動的沉降監(jiān)測，傳感數(shù)據(jù)溫度自補(bǔ)償，精度可達(dá)mm級，在遇到隧道內(nèi)突發(fā)情況可及時發(fā)出報警。
【專利說明】分布式光纖監(jiān)測隧道沉降的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種土木工程安全監(jiān)測，具體涉及一種分布式光纖監(jiān)測隧道沉降的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計，近幾年來有將近30個城市已經(jīng)獲批建設(shè)地鐵工程。而地鐵工程多建于地下巖土體介質(zhì)中，工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，具有很多不確定性，隨著運營年限的增多或其它特定因素，會出現(xiàn)沉降變形過大及其次生病害。地鐵車站多采用樁基礎(chǔ)，沉降變形通常很??；而地鐵隧道區(qū)間采用天然地基，沉降變形相對較大，且歷時多年甚至幾十年，特別軟土地區(qū)。
[0003]地鐵隧道過量沉降變形是地鐵區(qū)間隧道工程的常見病癥，特別是沿海沿江軟土地區(qū)或軟硬地層交錯地帶。它會引發(fā)結(jié)構(gòu)開裂、管片嚴(yán)重錯臺、密封失效、地下水滲漏、螺栓銹蝕、道床脫空、鐵軌下凹(沉降槽)、軌頂上調(diào)超限等次生病害。如不及時發(fā)現(xiàn)或預(yù)警，很可能誘發(fā)運行搖晃撞擊、洞內(nèi)卡車、受電不良停車等安全事故。
[0004]目前對地鐵區(qū)間隧道的沉降觀測還是用通常的工程測量手段，即沿隧道縱向每間隔幾十米設(shè)置一個觀測點，利用水準(zhǔn)儀或全站儀進(jìn)行逐點觀測，經(jīng)計算分析得到各點的沉降量(單次沉降量及累計沉降量)，判斷其是否超限，是否影響地鐵運營及其影響程度。
[0005]但是地鐵隧道不同于地面工程，采用通常的工程測量手段往往很難滿足目前地鐵隧道沉降的觀測工作。相對于地面沉降觀測，地鐵隧道沉降觀測通常面臨以下問題:(1)隧道內(nèi)通視條件差。即使在開燈條件下也是光線昏暗，不利于水準(zhǔn)儀或全站儀觀測。(2)洞內(nèi)觀測的“時間窗口”短暫。地鐵屬于“封閉空間”，非停運時段不得進(jìn)入，一般只能在凌晨I點至4點才準(zhǔn)許進(jìn)入。(3)洞內(nèi)觀測只能從一端到另一端延續(xù)進(jìn)行。洞內(nèi)都屬于沉降變形區(qū)，不像地面可以沿線設(shè)置幾個基準(zhǔn)點，可以多段進(jìn)行。(4)洞內(nèi)沉降觀測分點進(jìn)行。沉降觀測點間距通常20-40米，特定條件下可加密至10米。同時觀測點未必能設(shè)置在沉降最大點處。(5)每次觀測時間持續(xù)較長。地鐵隧道區(qū)間多為Ikm左右，一次觀測需要2-3天。
[6]即使目前的自動化監(jiān)測(“測量機(jī)器人”或靜力水準(zhǔn)觀測)，也是對固定的觀測點(間距十幾米至幾十米)進(jìn)行觀測，投資巨大，同時也是不能實行沿線連續(xù)性沉降觀測。鑒于上述特點，目前地鐵隧道沉降觀測多限于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)明顯沉降病害的區(qū)間段落，沉降觀測數(shù)據(jù)在縱向上不具備測點連續(xù)性(觀測點間距很小)特征，不利于沉降變形的全面了解和整體把握，容易導(dǎo)致險情遺漏。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種分布式光纖監(jiān)測隧道沉降的裝置，通過使用具有精度高、耐久性好、抗電磁干擾優(yōu)良的分布式光纖傳感技術(shù)，實現(xiàn)地鐵隧道全天候?qū)崟r自動的沉降監(jiān)測以及突發(fā)情況的及時報警。
[0007]實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為:[0008]監(jiān)測裝置包括兩個相同的監(jiān)測單元。監(jiān)測單元包括分布式光纖、卡槽板?？ú郯鍨榘雸A形厚板，半徑在8~IOcm,平面中心開有圓孔用于固定，圓弧面開有斜槽，保證分布式光纖能卡入?？ú郯骞潭ㄔ诿總€隧道管片中線上，且相鄰兩個卡槽板連線與隧道縱向呈30°的夾角。分布式光纖沿卡槽板圓弧面從隧道一端到另一端折線布設(shè)，之后轉(zhuǎn)向直線返回到起點。將卡槽板與分布式光纖用膠粘固定，一個監(jiān)測單元制作完成。在已有上述監(jiān)測單元的隧道管片上，再布置一個相同的監(jiān)測單元，使得這兩個監(jiān)測單元沿隧道縱向中線對稱，即完成監(jiān)測裝置的制作。
[0009]本實用新型的工作原理和方法如下:
[0010]當(dāng)兩個相鄰隧道管片發(fā)生相對沉降時，監(jiān)測裝置中兩條分布式光纖分別監(jiān)測到的應(yīng)變數(shù)據(jù)為ε P ε2，其中由于溫度影響產(chǎn)生的應(yīng)變數(shù)據(jù)均為et，由于兩個相鄰隧道管片發(fā)生相對沉降產(chǎn)生的應(yīng)變數(shù)據(jù)分別為ε 1χ、ε 2χ。由上可得ε 1= ε t+ ε 1χ, ε 2= ε t+ ε 2χ。已知一塊管片長度為L，分布式光纖一個折線段的高度為H，長度為L1，則根據(jù)三角關(guān)系，上述兩個
相鄰隧道管片發(fā)生相對沉降
【權(quán)利要求】
1.一種分布式光纖監(jiān)測隧道沉降的裝置，其特征在于:監(jiān)測裝置包括兩個相同的監(jiān)測單元，監(jiān)測單元包括分布式光纖(I)、卡槽板(2);卡槽板(2)為半圓形厚板，半徑在8?IOcm,平面中心開有圓孔用于固定，圓弧面開有斜槽，保證分布式光纖(I)能卡入，卡槽板(2)固定在每個隧道管片(3)中線上，且相鄰兩個卡槽板(2)連線與隧道縱向呈30°的夾角；分布式光纖(I)沿卡槽板(2)圓弧面從隧道一端到另一端折線布設(shè)，之后轉(zhuǎn)向直線返回到起點；將卡槽板(2)與分布式光纖(I)用膠粘固定，一個監(jiān)測單元制作完成；在已有所述監(jiān)測單元的隧道管片(3)上，再布置一個相同的監(jiān)測單元，使得這兩個監(jiān)測單元沿隧道縱向中線對稱，即完成監(jiān)測裝置的制作。
【文檔編號】G01C5/00GK203587095SQ201320761056
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】丁勇, 俞設(shè), 董雪花, 姚慶雄 申請人:丁勇