[發明專利]一種基于光纖傳感的頂管管節內壁混凝土應力監測方法

在審

• 申請號: 202011051805.0
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112378556A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 劉吉敏;程樺;曹廣勇;陳平
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學;安徽建筑大學;中鐵四局集團第四工程有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

本發明公開一種基于光纖傳感的頂管管節內壁混凝土應力監測方法，包括以下步驟：S1、將管節環清潔后做好光纜布設指示線，涂刷環氧樹脂膠水；S2、向布設光纜，用滾輪按壓密實光纜；S3、在光纜上部再次涂刷一層環氧樹脂膠水，再用布基膠帶臨時固定光纜，環氧膠水固化；S4、將光纜與數據采集設備連接，通過測量光纖中的背向自然布里淵散射光的頻率漂移量及反射波長漂移量，計算光纖的應變量，進而測得到管節內壁混凝土應力變化。本發明通過在設管節的三個斷面設置環形玻璃纖維復合基光纜，通過數據采集設備測量光纖中的背向自然布里淵散射光的頻率漂移量及反射波長漂移量，進而計算光纖的應變量用于表征混凝土應力變化。

技術領域

本發明涉及頂管應力監測領域，具體的是一種基于光纖傳感的頂管管節內壁混凝土應力監測方法。

背景技術

頂管技術作為一項非開挖技術，具有施工速度快、自動化程度高、節省人力資源、與環境協調相處等優勢，已經越來越多地運用到地下隧道建設過程中。為了實現長距離頂管，應盡可能減小并克服管道與周圍土或者圍巖之間的摩擦力，常見的措施包括施做中繼間減小頂進距離、增大頂力以及管道周圍注射潤滑材料等。然而，在復雜地質條件下，長距離頂管還是經常會碰到頂進受阻的情況，及時脫困才能保證工程順利。

目前，通常在在管道內部周邊布設監測儀器是能獲得管道在施加頂力條件下應力變化，據此，可以判斷頂力傳遞距離，找出消耗頂力較大的管道，以便采取針對性措施脫困，以使頂管施工順利進行。但是現有技術缺少對管節內壁的混凝土應力檢測，當管節內部受阻時無法準確判斷受阻位置，從而無法及時處理，嚴重影響頂管工程的施工進度。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種基于光纖傳感的頂管管節內壁混凝土應力監測方法，通過在設管節的三個斷面設置環形玻璃纖維復合基光纜，通過數據采集設備測量光纖中的背向自然布里淵散射光的頻率漂移量及反射波長漂移量，進而計算光纖的應變量用于表征混凝土應力變化。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于光纖傳感的頂管管節內壁混凝土應力監測方法，包括以下步驟：

S1、將管節環向布設光纜位置結構體表面清潔干凈，去除雜質后在結構體表面做好光纜布設指示線，在布設指示線按照一定寬度涂刷一層環氧樹脂膠水；

S2、在涂抹膠水上沿著一個方向布設光纜，采用滾輪按壓密實光纜，使光纜與膠水充分接觸；

S3、待光纜布設完成后，再在光纜上部再次涂刷一層環氧樹脂膠水，再次用滾輪按壓密實然后采用布基膠帶臨時固定光纜，防止光纜脫落，待環氧膠水固化24h左右即可牢固的固定在結構體表面并和結構體實現良好的耦合；

S4、將光纜與數據采集設備連接，通過測量光纖中的背向自然布里淵散射光的頻率漂移量及反射波長漂移量，計算光纖的應變量，進而測得到管節內壁混凝土應力變化。

優選地，光纜為玻璃纖維復合基光纜，光纜內嵌入0.9mm高傳遞緊包護套應變感測光纜。

優選地，步驟S1中布設光纜位置分別在設管節的三個斷面，光纜沿管節內壁環向設置。

優選地，數據采集設備為分布式光纖應變解調儀或柜式模塊化光纖光柵設備。

優選地，數據采集設備為分布式光纖應變解調儀，則光纖的應變量根據下式計算：

式(Ⅰ)中：v_B(ε)是應變為ε時的布里淵頻率的漂移量；

v_B(0)是應變為0時的布里淵頻率的漂移量；

為比例系數；

ε為光纖的應變量。