[發明專利]一種隧道二次襯砌變形實時監測系統

在審

• 申請號: 202110454569.5
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113008194A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 王治才;楊鐵輪;王智佼;唐紹武;陳偉祥;魏小軍;于家武
• 申請（專利權）人: 甘肅長達路業有限責任公司
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;劉素霞

本申請提供了一種隧道二次襯砌變形實時監測系統，該系統包括：三維變形監測儀和管理分析模塊，三維變形監測儀埋設于隧道二襯內或隧道表面，三維變形監測儀內設有首尾依次相接的、可任意彎折的多個監測單元，且多個監測單元并行電連接；多個監測單元與隧道的多個監測點一一對應；其中，監測單元用于對隧道進行監測，以獲取監測單元對應的監測點處的監測數據，響應于監測單元獲取的監測數據大于預設閾值，監測單元向管理分析模塊發送觸發信號；管理分析模塊與三維變形監測儀通訊連接，響應于管理分析模塊接收到觸發信號，管理分析模塊修改監測參數并發送至對應的監測單元，以由對應的監測單元根據修改后的監測參數對隧道進行監測。

技術領域

本申請涉及隧道監測工程技術領域，特別涉及一種隧道二次襯砌變形實時監測系統。

背景技術

隨著公路建設進程的不斷推進，目前我國公路隧道已經從建設初期逐漸進入運營期，國內特長隧道的數量及里程均在不斷增加。據交通運輸部2020年數據顯示，截止2019年我國公路隧道數量為19067座，同比增長7.5％，隧道總成的達到1896.66萬米，同比增長10％，與2009年的總里程相比，增長了381.14％。其中，公路特長隧道數量增長至1175座，公路特長隧道長度達到521.75萬米；公路長隧道數量達到4784座，隧道總長度為826.31萬米。且公路隧道呈現出向特長和10km以上超長隧道發展的趨勢，從公路隧道設計理念上來看，基本上已從荷載-結構理論轉化到了圍巖-結構理論，同時更加重視安全運營環境與工程環境的保護。

圍巖變形是直接與穩定狀態相聯系的宏觀物理量，是巖體開挖時的行為功能發出的信息，是工程圍巖穩定性的真實反映。利用施工過程中圍巖變形信息進行反分析可預測前進方向可能出現的圍巖穩定性問題，在安全施工和優化設計中具有重要意義。我國的公路隧道的設計理念及施工工藝仍以新奧法為主，采用復合式襯砌的圍巖支護形式，分為初支和二次襯砌。隧道二襯是隧道支護結構永久性承載的一部分，因而二襯質量也凸顯隧道的使用壽命和安全性狀況。因此，需要對隧道二襯結構進行長期的安全監測和健康評定，包括對二襯結構的應力、變形和溫度等物理指標進行監測，其中又以變形監測最為重要。目前所采用的隧道變形監測技術和裝置存在無法實時自動連續化檢測、無法長距離和對不規則端面形狀監測、集成化精度不高于穩定性不良等局限性。

因此，需要提供一種針對上述現有技術不足的改進技術方案。

發明內容

本申請的目的在于提供一種隧道二次襯砌實時監測系統，以解決或緩解上述現有技術中存在的問題。

為了實現上述目的，本申請提供如下技術方案：

本申請提供了一種隧道二次襯砌實時監測系統，包括：三維變形監測儀和管理分析模塊，三維變形監測儀埋設于隧道二襯內或隧道表面，三維變形監測儀內設有首尾依次相接的、可任意彎折的多個監測單元，且多個監測單元并行電連接；多個監測單元與隧道的多個監測點一一對應；其中，監測單元用于對隧道進行監測，以獲取監測單元對應的監測點處的監測數據，響應于監測單元獲取的監測數據大于預設閾值，監測單元向管理分析模塊發送觸發信號；管理分析模塊與三維變形監測儀通訊連接，響應于管理分析模塊接收到觸發信號，管理分析模塊修改監測參數并發送至對應的監測單元，以由對應的監測單元根據修改后的監測參數對隧道進行監測。

在本申請的任一可選實施例中，監測數據包括監測點的位移、角度、振動頻率、振幅、溫度中的至少一種。

在本申請的任一可選實施例中，監測單元包括：重力加速度傳感器和數據處理單元，重力加速度傳感器用于對監測點的坐標數據進行實時采集，并發送至數據處理單元；數據處理單元根據重力加速度傳感器X、Y、Z軸向的分量，分別計算重力加速度傳感器對應的監測單元在豎直方向、水平方向的豎直夾角、水平夾角；并根據豎直夾角、水平夾角以及對應的重力加速度傳感器的長度，分別計算監測單元在豎直方向、水平方向的豎直位移、水平位移；根據豎直位移、水平位移計算監測單元對應的監測點的位移；其中，X軸向定義為垂直隧道軸向的水平方向；Y軸向定義為隧道軸方向，Z軸向定義為垂直方向。