[發明專利]超前沉降自動監測系統

在審

• 申請號: 201610414587.X
• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN107490359A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 鐘敏;郜強;羅成萬;奚寧;向德友;董長明
• 申請（專利權）人: 中鐵隆工程集團有限公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種超前沉降自動監測系統，屬于自動沉降監測、光纖光柵領域，尤其用于隧道拱頂沉降監測。

背景技術

暗挖隧道開挖時，無法實現對隧道土層的沉降進行實時監測，取得沉降數據。現有的自動沉降監測儀主要采用光纖光柵技術和靜力水準儀技術，但這兩類沉降監測儀都有不能連續向前延伸監測的特點，布設難度較高，成本較高等缺點。

拱頂沉降是地下隧道變形監測的重要內容，拱頂沉降現有方法有接觸測量和非接觸測量，接觸測量有：水準儀配合因瓦掛尺法、水準儀懸掛鋼尺法、水準儀倒尺測量；非接觸測量有：全站儀結合反光片靶標法。也有一些全自動測量系統：巴賽特系統和全站儀的動態監測系統。

靜力水準儀是一種高精密液位測量系統，該系統適用于測量多點的相對沉降。在使用中，多個靜力水準儀的容器用通液管聯接，每一容器的液位由磁致伸縮式傳感器測出，傳感器的浮子位置隨液位的變化而同步變化，由此可測出各測點的液位變化量。在靜力水準儀的系統中，所有各測點的垂直位移均是相對于其中的一點(又叫基準點)變化，該點的垂直位移是相對恒定的或者是可用其它方式準確確定，以便能精確計算出靜力水準儀系統各測點的沉降變化量，伸縮式靜力水準儀采用的傳感器是利用磁致伸縮原理開發出的新一代高精度液位測量產品，是一種非接觸式液位測量傳感器。該傳感器具有高分辨率、高精度、高穩定性、高可靠性、響應時間快，工作壽命長等優點。

現有靜力水準儀的缺點：

1、只能安裝在施工環境外，不能安裝在施工區域內；

2、受施工影響較大，所測數據較為不準確；

3、成本較高，維護費用較大。

光纖光柵自動沉降監測儀采用的是光纖光柵土壓力傳感器的原理，它所測得的沉降數據主要來自土層上部的土壓力。光纖光柵土壓力傳感器是由測力光柵和溫度補償光柵組成了一個圓盤式殼體結構，兩端由光柵端口和輸入輸出光纖連接，通過光纖光柵調制解調儀測出測力光柵和溫度補償光柵的波長變化，得到土壓力和波長變化的對應關系，從而得到真實的土壓力值。

現有技術的缺點：

1、測量的范圍有限，不能連續向前延伸測量；

2、光纖光柵沒有進行鎧裝，受外部環境影響大，特別是在隧道施工環境內；

3、使用過程中移位較大，對測量數據影響較大，數據不準確；

4、測量所得數據均為土壓力數據，不能反映土層沉降數據。。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于設計一種超前沉降自動監測系統。

本發明所采用的技術方案是：

提供一種超前沉降自動監測系統，其特征在于：包括微型光纖光柵沉降監測儀6、信號傳輸光纖2、記錄儀5、接口單元4、數據處理單元1，微型光纖光柵沉降監測儀6連接記錄儀5，記錄儀5與接口單元4相連接，數據處理單元通過信號傳輸光纖2與接口單元相互連接。

如上所述的一種超前沉降自動監測系統，其特征在于：微型化光纖光柵沉降監測儀6包括鎧裝外殼8及通過連接光纖順序連接的多個光纖光柵應變傳感器9，每個光纖光柵應變傳感器包括形變管、兩個光纖光柵傳感部件7，光纖光柵傳感部件通過支撐部件安裝于形變管內部，兩個光纖光柵傳感部件間通過光纖耦合部件10連接。

如以上所述的一種超前沉降自動監測系統，其特征在于：信號傳輸光纖為外覆鎧甲的單模裸光纖。

提供一種超前沉降自動監測系統，其特征在于：包括微型光纖光柵沉降監測儀6、無線通信單元3、記錄儀5、接口單元4、數據處理單元1，微型光纖光柵沉降監測儀6連接記錄儀5，記錄儀5與接口單元4相連接，數據處理單元通過無線通信單元3與接口單元相互連接。

如上所述的一種超前沉降自動監測系統，其特征在于：微型化光纖光柵沉降監測儀6包括鎧裝外殼8及通過連接光纖順序連接的多個光纖光柵應變傳感器9，每個光纖光柵應變傳感器包括形變管、兩個光纖光柵傳感部件7，光纖光柵傳感部件通過支撐部件安裝于形變管內部，兩個光纖光柵傳感部件間通過光纖耦合部件10連接。

本發明的有益效果如下：

1、成本較低，安裝及拆卸方便，可重復循環使用，使用簡單；

2、可安裝在施工隧道內，實現了連續向前延伸自動實時監測超前土層沉降值；

3、解決了人工不能實現監測的部位，真正實現了自動化監測，機器人代替了人工采集數據、分析數據；

4、超前土層的沉降值能實時指導隧道暗挖施工，減少了施工風險，真正實現信息化施工。