[發明專利]隧道頂板沉降監測機構及隧道頂板沉降監測方法

有效

• 申請號: 201810277214.1
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108981655B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 胡仲春;任高峰
• 申請（專利權）人: 胡仲春;任高峰
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;劉娜

本發明提供了一種隧道頂板沉降監測機構及隧道頂板沉降監測方法。其中，隧道頂板沉降監測機構包括安裝組件和光纖光柵液位計，光纖光柵液位計與解調儀連接，安裝組件包括：管體，光纖光柵液位計設置在管體內；多個固定件，管體通過固定件與隧道的頂板連接；泵體，泵體與管體的一端連接以向管體中通入液體。本發明解決了現有技術中隧道頂板的實時監測不方便的問題。

技術領域

本發明涉及工程建筑技術領域，具體而言，涉及一種隧道頂板沉降監測機構及隧道頂板沉降監測方法。

背景技術

目前隧道施工中，普遍存在隧道頂板下沉的問題，隧道中拱頂的下沉可能引發隧道及周邊建筑設施的重大安全風險或事故，但目前隧道安全檢測技術手段、標準建設等方面仍處于探索階段，使用的監測方法操作復雜、效率不高，且往往不能進行實時有效的監測，將現場狀況實時的反饋出來。同時，監測精度與工作人員的操作有關，導致其測量誤差較大，這導致了由于隧道掌子面頂板脫落引起的工程事故頻繁發生。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種隧道頂板沉降監測機構及隧道頂板沉降監測方法，以解決現有技術中隧道頂板的實時監測不方便的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種隧道頂板沉降監測機構，包括安裝組件和光纖光柵液位計，光纖光柵液位計與解調儀連接，安裝組件包括：管體，光纖光柵液位計設置在管體內；多個固定件，管體通過固定件與隧道的頂板連接；泵體，泵體與管體的一端連接以向管體中通入液體。

進一步地，光纖光柵液位計為多個，多個光纖光柵液位計沿管體的延伸方向間隔設置在管體內，頂板具有多段，各段頂板對應的管體的管段內均對應有至少一個光纖光柵液位計。

進一步地，多個光纖光柵液位計之間通過光纜連接后與一個解調儀連接。

進一步地，管體為波紋管。

進一步地，波紋管沿隧道的延伸方向設置且波紋管遠離泵體的一端設置有向上延伸的伸出段，且伸出段的端部具有開口結構，開口結構的端部相比于波紋管靠近頂板。

進一步地，安裝組件還包括水箱，水箱與泵體連接并設置在隧道的底部的內壁上。

根據本發明的另一方面，提供了一種隧道頂板沉降監測方法，采用上述的隧道頂板沉降監測機構，隧道頂板沉降監測方法包括：隧道頂板沉降監測機構安裝在隧道的頂板上；隧道頂板沉降監測機構的光纖光柵液位計用于監測隧道的頂板的沉降值；將頂板的沉降值h與預設標準沉降值進行比較，以確定隧道是否會發生壓塌。

進一步地，將隧道頂板沉降監測機構固定到隧道的頂板上后，隧道頂板沉降監測機構的泵體將恒穩壓力的液體注入隧道頂板沉降監測機構的管體內，以使管體內充滿液體且無氣泡。

進一步地，當隧道的頂板沉降時，發生沉降的頂板處的沉降值h與對應的光纖光柵液位計檢測到的波長λ的關系為：

其中，K_p為光纖光柵液位計的液位與波長的比值，K_t為波長偏移量與溫度的比值，λ₀為光纖光柵液位計的初始波長，T₀為λ₀檢測時的溫度值，T為λ檢測時的溫度值，ρ為管體內的液體的密度，g為重力加速度。

進一步地，當頂板的沉降值h大于預設標準沉降值時，隧道存在風險；或當頂板的沉降值h小于或等于預設標準沉降值時，隧道安全。

應用本發明的技術方案，通過將光纖光柵液位計設置在充滿液體的管道內，管道固定在隧道頂板上，使得當隧道的頂板沉降時，管體也發生沉降，進而根據光纖光柵液位計的液體壓力的變化計算得到相應的沉降值，該隧道頂板沉降監測機構能夠對隧道的頂板的沉降狀態進行實時監測，同時采用解調儀使得整個過程不需要大量人工參與，方便準確。

附圖說明