[發明專利]隧道及其振動橫向傳播特性監測系統、運營安全監測方法

在審

• 申請號: 202111640130.8
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114323247A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 朱彬;許國平;張澤;潘建軍;劉博;孫立;李秋義;林超;羅偉;張世杰;葉松
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司;中國鐵建股份有限公司;武漢理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 胡建文

本發明涉及一種隧道地段振動橫向傳播特性監測系統，包括軸線垂直于隧道縱向的橫向振動監測光纜以及用于接收橫向振動監測光纜發送的信息并解調成解調信號發送給后臺處理器的數據解調儀；橫向振動監測光纜為集成有多個光纖光柵振動傳感器的光纖光柵陣列振動光纜，其自道床板頂面橫向延伸，依次布設經過道床板側面、軌道底座的表面、隧道回填層的表面和隧道側壁。另外還涉及配置有該監測系統的軌道交通隧道以及該軌道交通隧道的運營安全監測方法。本發明可實現沿振動橫向傳播路徑的全路徑連續振動監測，能可靠地分析獲得隧道地段振動橫向傳播和衰減特性，利于對隧道橫斷面的健康監控；能實時地掌握隧道內異常波動發生情況以便及時排除安全隱患。

技術領域

本發明屬于軌道交通工程技術領域，具體涉及隧道地段振動橫向傳播特性監測系統、配置有該隧道地段振動橫向傳播特性監測系統的軌道交通隧道以及該軌道交通隧道的運營安全監測方法。

背景技術

在高速鐵路、城際鐵路、市域鐵路、城市軌道交通等鐵路系統中，受地形條件、各地區經濟發展等眾多因素影響，鐵路不可避免會穿越長大山區、城市地下等區域，鐵路隧道結構的安全狀態直接影響到列車運行的平穩性及安全性，鐵路隧道能夠保證良好的運營狀態，對于保障鐵路運行意義重大。鐵路隧道的監測涉及項目眾多，其中，鐵路振動對隧道主體以及沿線建筑物的影響需要關注。列車運行時，車輪與鋼軌的接觸面產生的應力分布會隨之變化，并誘發周邊建筑物的二次振動，對沿線居民的工作和生活產生巨大影響，而且這一問題也由來已久；此外，鐵路沿線的古建筑，因其年代久遠，結構相對脆弱，更加容易遭到鐵路振動的破壞。

發明內容

本發明涉及一種隧道地段振動橫向傳播特性監測系統、配置有該隧道地段振動橫向傳播特性監測系統的軌道交通隧道以及該軌道交通隧道的運營安全監測方法，至少可解決現有技術的部分缺陷。

本發明涉及一種隧道地段振動橫向傳播特性監測系統，包括橫向振動監測光纜以及與所述橫向振動監測光纜連接的數據解調儀，所述數據解調儀用于接收所述橫向振動監測光纜發送的信息，并解調成解調信號發送給后臺處理器；

所述橫向振動監測光纜為集成有多個光纖光柵振動傳感器的光纖光柵陣列振動光纜；所述橫向振動監測光纜的軸線垂直于隧道縱向，其自道床板頂面橫向延伸，依次布設經過道床板側面、軌道底座的表面、隧道回填層的表面和隧道側壁。

進一步地，所述橫向振動監測光纜還自隧道側壁豎直穿出，并在隧道圍巖中延伸至地面上。

進一步地，所述數據解調儀布置在地面上并與所述橫向振動監測光纜的地面端連接。

進一步地，所述數據解調儀布置在隧道側壁上，布設在隧道內的管內纜段以及在隧道圍巖中布設并伸入至隧道主體內的管外纜段分別與所述數據解調儀連接。

進一步地，在軌道結構上和隧道結構上相應地開設振動監測槽以埋設所述橫向振動監測光纜。

進一步地，沿隧道縱向布設有多根所述橫向振動監測光纜。

本發明還涉及一種軌道交通隧道，包括隧道主體、形成于隧道主體底部的隧道回填層以及形成于所述隧道回填層上的無砟軌道，還配置有如上所述的隧道地段振動橫向傳播特性監測系統。

本發明還涉及上述軌道交通隧道的運營安全監測方法，包括：

在隧道地段選取關注斷面作為監測目標，在所述關注斷面上配置所述隧道地段振動橫向傳播特性監測系統；

通過所述橫向振動監測光纜采集道床板-軌道底座-隧道回填層-隧道主體的振動橫向傳播路徑上的振動信息，所述數據解調儀接收所述橫向振動監測光纜發送的振動信息，并解調成解調信號發送給后臺處理器；

所述后臺處理器分析獲得所述關注斷面上的振動橫向傳播和衰減特性，判斷所述關注斷面上的振動橫向傳播和衰減特性是否異常，若異常，指導工務部門對所述關注斷面上的軌道結構和隧道結構進行檢測維護。