[實用新型]基于分布式光纖傳感的隧道地表沉降監測裝置

有效

• 申請號: 201520892811.7
• 申請日: 2015-11-10
• 公開（公告）號: CN205175392U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 薛曉輝;張軍;宿鐘鳴;姚廣;孫志杰
• 申請（專利權）人: 山西省交通科學研究院;山西交科公路勘察設計院
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01D5/353
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 余曉雪;王敏鋒

技術領域

本實用新型屬于隧道工程現場監測技術領域，涉及一種基于分布式光纖傳感 的隧道地表沉降監測裝置。

背景技術

隨著國家公路網建設的不斷完善及中西部大開發戰略的不斷推進，高速公路 逐步向崇山峻嶺地區邁進，淺埋、偏壓、大斷面隧道也隨之越來越多，且隧道穿 越軟弱圍巖、滑坡、巖溶等不良地質的情況也越來越多，其在施工過程中圍巖穩 定性將面臨極大的挑戰。同時，近年來我國城市地鐵隧道也越來越多，其不可避 免的面臨穿越地表建筑物密集區、與現有地下結構的立體交叉近接等復雜情況， 其在施工過程中對地表沉降控制的要求較高。由于隧道開挖對圍巖的應力擾動將 延伸至地表處，圍巖的應力應變狀態將直接反映于地表沉降，因此在隧道施工過 程中對地表沉降的監測具有極其重要的意義。

目前，隧道地表沉降監測主要采用常規的工程監測手段，即在隧道地表布設 基準點及監測點，利用精密水準儀和銦鋼尺進行量測，再計算分析得出各監測點 的沉降量。在實際工程應用中，采用常規手段對隧道地表沉降監測主要面臨以下 三方面問題：

1)適用范圍具有一定的局限性。現有的地表沉降監測方法主要有水準測量 法、三角高程測量法，但這兩種方法都有通視要求，極易受地形條件的限制，尤 其在地表高低起伏較大的山嶺地帶，其測量難度極大，測量精度難以保證；且在 隧道地表植被茂盛的情況下，常規地表沉降監測手段幾乎無法開展工作。

2)監測過程費時費力。常規監測手段需要人工架尺、讀數、記錄，當監測 點數量較多時，其監測過程需要耗費大量的人力；尤其在氣候較為惡劣的情況下， 監測工作難度極大。

3)無法實現自動化監測及預警。現有監測手段無法完成持續的、不間斷的 地表沉降監測，無法動態、實時的反饋監測數據，因此無法實現對隧道地表沉降 的監測預警，不利于隧道地表沉降的全過程分析，極易遺漏險情。鑒于此，從監 測效果、經濟效益等方面綜合考慮，現有地表沉降監測技術已不能適應隧道工程 建設的發展。

實用新型內容

本實用新型針對現有隧道地表沉降監測技術中存在的問題，進而提供了一種 可操作性強以及成本較低的基于分布式光纖傳感的隧道地表沉降監測裝置。

本實用新型的目的是通過以下技術手段實現的：

一種基于分布式光纖傳感的隧道地表沉降監測裝置，其特征在于：所述基于 分布式光纖傳感的隧道地表沉降監測裝置包括分布式光纖、設置在距隧道軸線水 平距離3～5倍隧道洞徑的基準點以及以隧道軸線為軸呈對稱狀等間距分布的多 個監測點；所述基準點以及監測點均設置有安裝基座，所述分布式光纖設置在基 準點以及監測點的安裝基座中并將基準點與監測點相連通。

作為優選，本實用新型所采用的安裝基座包括混凝土底座、固定支架、套管 以及空心圓管；所述套管套裝在空心圓管外部；所述套管的管壁通過固定支架與 混凝土底座相連；所述空心圓管的內壁開設有第一凹槽、第二凹槽以及第三凹槽； 所述第一凹槽與第二凹槽以及第三凹槽之間的夾角分別是180°以及90°；所述 第一凹槽、第二凹槽以及第三凹槽中均布設有一根分布式光纖。

作為優選，本實用新型所采用的安裝基座還包括填充在空心圓管中的環氧樹 脂膠以及設置在空心圓管兩端部的止膠塞。

作為優選，本實用新型所采用的混凝土底座的縱向截面呈梯形，所述混凝土 底座的上底邊長不大于40cm，所述混凝土底座的下底邊長不大于20cm，所述混凝 土底座的高度不大于50cm，所述混凝土底座的埋置深度不小于1.5m。

作為優選，本實用新型所采用的空心圓管的長度不大于10cm，所述空心圓管 的外徑不大于6cm，所述空心圓管的內徑不大于5cm，所述空心圓管內壁上開設的 第一凹槽、第二凹槽以及第三凹槽的橫截面尺寸均為3mm×3mm。

作為優選，本實用新型所采用的分布式光纖是緊包護套應變感測光纜，所述 分布式光纖的纖芯外側封裝有聚氨酯彈性材料保護層，所述分布式光纖的直徑是 2mm，重量是2kg/km。

本實用新型與現有監測技術相比，其顯著優點是：