[發(fā)明專利]隧道初期支護拱架應(yīng)變的無線監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011232972.5
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112344845A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 種玉配;王其昂;李文俊;劉永勝;張誠;熊炎林;東兆星;羅占夫;邵陽;劉書奎;楊效廣;屈永平;戴陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵隧道勘察設(shè)計研究院有限公司;中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;E21F17/18;G06K7/10
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務(wù)所(普通合伙) 61257
• 代理人: 劉艷霞

本發(fā)明公開了提供隧道初期支護拱架應(yīng)變的無線監(jiān)測方法，如下：步驟一、將所述第一電阻式應(yīng)變片緊密粘貼到二次襯砌鋼筋待測應(yīng)變處的表面，用于隨二次襯砌鋼筋的變形而變形；步驟二、將第二電阻式應(yīng)變片固定于待測應(yīng)變處周邊；步驟三、導(dǎo)線連接所述第一電阻式應(yīng)變片和第二電阻式應(yīng)變片，且在所述第一電阻式應(yīng)變片和第二電阻式應(yīng)變片外端導(dǎo)線連接串聯(lián)連接的第一固定電阻和第二固定電阻，封閉連接形成惠斯通電橋。通過該方法不需要為應(yīng)變片連接大量長的數(shù)據(jù)線，能夠減少工作量，同時提高數(shù)據(jù)采集的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵路隧道初期支護受力監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及隧道初期支護拱架應(yīng)變的無線監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

在隧道施工過程中，為了分析初期支護受力情況，以及為初期支護的動態(tài)設(shè)計提供參考依據(jù)，需要對鋼拱架的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測。

目前通常采用的初期支護拱架受力監(jiān)測方法是：通過在初期支護拱架內(nèi)部焊接鋼筋應(yīng)變計，然后將數(shù)據(jù)線引出初期支護外，待初期支護混凝土噴射完成后，開始連接采集儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理。

以上方法均需要為每一個鋼筋應(yīng)變計連接數(shù)據(jù)線，然后將數(shù)據(jù)線引出至每一個數(shù)據(jù)采集箱，通常數(shù)公里的隧道采用大量的數(shù)據(jù)線，工作量巨大，采集工作繁瑣，工作效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供隧道初期支護拱架應(yīng)變的無線監(jiān)測方法，通過該方法可以不需要為應(yīng)變片連接大量長的數(shù)據(jù)線，能夠減少工作量，同時提高數(shù)據(jù)采集的效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，1.隧道初期支護拱架應(yīng)變的無線監(jiān)測方法，該無線監(jiān)測方法如下：

步驟一、將所述第一電阻式應(yīng)變片緊密粘貼到二次襯砌鋼筋待測應(yīng)變處的表面，用于隨二次襯砌鋼筋的變形而變形；

步驟二、將第二電阻式應(yīng)變片固定于待測應(yīng)變處周邊；

步驟三、導(dǎo)線連接所述第一電阻式應(yīng)變片和第二電阻式應(yīng)變片，且在所述第一電阻式應(yīng)變片和第二電阻式應(yīng)變片外端導(dǎo)線連接串聯(lián)連接的第一固定電阻和第二固定電阻，封閉連接形成惠斯通電橋；

步驟四、連接RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽的電壓信號輸入口和接地端與所述惠斯通電橋的第一連接點和第二連接點導(dǎo)線連接；用于采集兩連接點間的電壓差值信號，并將電壓差值信號轉(zhuǎn)換為射頻數(shù)字信號；

所述第一固定電阻和第一電阻式應(yīng)變片間的連接點為第一連接點；所述第二電阻式應(yīng)變片和第二固定電阻間的連接點為第二連接點；

步驟五、將所述惠斯通電橋的第三連接點和第四連接點均各與對應(yīng)的電源連接；所述電源用于向所述惠斯通電橋供電；

步驟六、將所述第二電阻式應(yīng)變片、第二固定電阻和第一固定電阻封裝于一保護膜內(nèi)；

步驟七、澆筑二次襯砌，所述第一電阻式應(yīng)變片、第一固定電阻、第二固定電阻、第二電阻式應(yīng)變片和RFID標(biāo)簽澆筑在二次襯砌內(nèi)；

步驟八、將RFID閱讀器和數(shù)據(jù)采集處理儀連接；使RFID閱讀器進(jìn)入所述RFID標(biāo)簽的射頻識別范圍；

所述RFID閱讀器向各所述RFID標(biāo)簽發(fā)射信號，激活各所述RFID標(biāo)簽；并接收各所述RFID標(biāo)簽發(fā)送的射頻數(shù)字信號，并將數(shù)字信號還原為電壓差值信號，并傳輸；

步驟九、所述數(shù)據(jù)采集處理儀接收所述步驟六中傳輸?shù)碾妷翰钪敌盘枺鶕?jù)如下公式，

求得到所述第一電阻式應(yīng)變片的應(yīng)變，即為所述錨桿待測應(yīng)變處的應(yīng)變；

其中，ΔU為第一連接點和第二連接點間的電壓差值；

e為第二電阻式應(yīng)變片和第二固定電阻阻值的比；