[實用新型]一種基于壓差傳感器的隧道拱頂沉降的監測裝置

有效

• 申請號: 201620928950.5
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN206190326U
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 李樂;劉付鵬;王輔宋;劉文峰;謝鎮;黃斌斌
• 申請（專利權）人: 江西飛尚科技有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 戴繼翔

技術領域

本實用新型涉及一種基于壓差傳感器的隧道拱頂沉降的監測裝置，屬于隧道工程測量技術領域。

背景技術

隧道施工和運營期間，隧道周邊圍巖應力進行重新分布。隧道周邊圍巖及其支護將產生變形，對隧道拱頂沉降監測，可有效了解施工期地層、支護結構與周邊環境的動態變化，明確施工對地層、支護結構和周邊環境的影響程度，預測隧道的變形發展趨勢，保證隧道的結構安全。

傳統對隧道拱頂沉降的監測方法，常見的方法，一是采用鋼尺及水準儀測量拱頂沉降：該方法主要是在隧道監測斷面拱頂測點處預埋一帶鉤測量樁來吊掛鋼卷尺，用精密水準儀觀測其讀數來獲得拱頂沉降量。此方法主要用于人工測量，數據量小，操作難度大，勞動強度高等特點，且不具備自動化測量的可能性。

第二種常見的傳統監測方法是采用全站儀測量拱頂沉降，該方法主要在隧道監測斷面拱頂測點處安裝棱鏡，利用全站儀測得測點三維坐標，通過把測值坐標同初值坐標比對得出拱頂沉降值。但全站儀成本較高，自動化程度較低，無法全天候實時測量。

綜上所述，傳統監測方法在自動化、實時監測及成本上存在局限性，無法普遍推廣使用。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于壓差傳感器的隧道拱頂沉降的監測裝置，本實用新型要解決的技術問題就在于：（1）可實現隧道拱頂的實時測量；（2）測量系統的可靠性。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的以下技術方案：

一種基于壓差傳感器的隧道拱頂沉降的監測裝置，它包括兩個壓差傳感器、儲液罐、液體管路；

其中儲液罐安裝與隧道的拱頂處，兩個壓差傳感器分別安裝于隧道的底部兩側；

液體管路連接儲液罐和壓差傳感器，并保持管路的氣封性。

進一步的，儲液罐里填充有液體。

壓差傳感器在安裝完成后，其讀出值壓強P=液體密度*g*H，由于液體密度和g已知，因此可得到兩個壓差傳感器與儲液罐液面的初始高度差h1、h2，當拱頂發生沉降時，儲液罐隨拱頂變形發生變化。而液面高度發生變化，從而壓強發生變化，通過讀取壓差傳感器值，可到拱頂沉降變化。

本實用新型的有益效果：

本實用新型利用了壓差傳感器穩定性高的優點，只需布設液體傳輸管路，可減少系統布線的難度，通過壓差傳感器壓強值計算出拱頂沉降變化。由于壓差傳感器可選擇RS485數字輸出式，因此實現監測系統的自動化測量，具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1對本實用新型進行詳細描述：

一種基于壓差傳感器的隧道拱頂沉降的監測裝置，它包括兩個壓差傳感器1、儲液罐4、液體管路2；

其中儲液罐安裝與隧道3的拱頂處，兩個壓差傳感器1分別安裝于隧道3的底部兩側；

液體管路2連接儲液罐4和壓差傳感器1，并保持管路的氣封性。

儲液罐4里填充有液體。

其基本原理是壓差傳感器在安裝完成后，其讀出值壓強P=液體密度*g*H，由于液體密度和g已知，因此可得到兩個壓差傳感器與儲液罐液面的初始高度差h1、h2，當拱頂發生沉降時，儲液罐隨拱頂變形發生變化。而液面高度發生變化，從而壓強發生變化，通過讀取壓差傳感器值，可到拱頂沉降變化。

為了滿足測量要求，系統使用兩個壓差傳感器作為壓差測點。儲液罐采用用外徑20cm，高度20cm的不銹鋼作為儲液罐，使用防凍液作為液體介質。液體管路采用12mm*8mm的PE管。

安裝完成后，其讀出值壓強P=液體密度*g*H，由于液體密度和g已知，因此可得到兩個壓差傳感器與儲液罐液面的初始高度差h1、h2。在測量階段，讀取測量值P1、P2，計算出測量值H1和H2，并與初始值h1、h2進行差值計算，得到沉降變化信息。

初次安裝時，應測量底部壓差傳感器的初始值h1、h2。為了降低系統測量誤差，液體管路應固定，不得出現擺動、、振動的現象。

在隧道拱頂安裝壓差傳感器和儲液罐時，使用安裝支架進行固定，必要時使用結構膠進行固定。同時液體管路應保證氣密性，不得出現漏水、氣泡等現象。