[發明專利]一種隧道圍巖監測系統及方法

在審

• 申請號: 202111643414.2
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114323091A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張亮亮;成帥;高上;靳昊;何應道;戴志成;韓磊;孫文昊;王春梅
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司;山東大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01D5/353;G01B11/16;G01B11/02;E21F17/18
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 陳煌輝;胡春光

本申請實施例公開了一種隧道圍巖監測系統及方法，涉及巖土工程監測技術領域，解決了相關技術中單個傳感器故障影響整個系統工作的問題。該隧道圍巖監測系統，包括主路通信線纜和感應組件，感應組件包括多個傳感器，傳感器設置在圍巖被監測位置，且傳感器的信號耦合在主路通信線纜的信號上，還包括信號處理器，信號處理器連接在主路通信線纜信號傳輸方向的末端，用于將主路通信線纜上的耦合信號分離。本申請的隧道圍巖監測系統用于對隧道的圍巖變形進行實時監測。

技術領域

本申請實施例涉及但不限于巖土工程監測領域，尤其涉及一種隧道圍巖監測系統及方法。

背景技術

隨著國家公路鐵路網絡建設的不斷完善,隧道工程逐漸向西部崇山峻嶺地區邁進,淺埋、偏壓、大斷面隧道也隨之越來越多,隧道開挖可能面臨軟弱圍巖、滑坡、巖溶等不良地質情況。在隧道施工過程中，圍巖的變形情況對隧道工程整體修建至關重要。突涌水、大變形等地質災害伴生隧道圍巖變形異常，為了確保隧道順利施工，有必要對對隧道圍巖體變形信息大范圍實時監測，及時發現災害誘發的隧道變形險兆，并根據隧道圍巖變形情況及時對施工方案進行修改，為防災減災提供科學依據。

相關技術隧道圍巖變形監測采用分布式光纖監測，分布式光纖監測系統的傳感器依次串聯在光纖上，光纖所傳輸的光信號需依次進出每個傳感器，當某個位置的傳感器損壞時，光信號無法向傳遞到后續光纖及傳感器，從而導致整條光纖及其上串聯的傳感器停止工作，容錯率低，不便于維護。

發明內容

本申請實施例提供的隧道圍巖監測系統，容錯率高，可靠性強。

第一方面，本申請實施例提供的隧道圍巖監測系統，包括主路通信線纜和感應組件，感應組件包括多個傳感器，傳感器設置在圍巖被監測位置，且傳感器的信號耦合在主路通信線纜的信號上，還包括信號處理器，信號處理器沿信號傳輸方向連接在主路通信線纜的末端，用于將主路通信線纜上的耦合信號分離。

本申請實施例提供的隧道圍巖監測系統，設置主路通信線纜用于傳輸信號，在主路通信線纜上連接有多個傳感器，可以對圍巖的多個位置進行監測，多個傳感器的信號均耦合到主路通信線纜，通過主路通信線纜傳輸到信號處理設備，信號處理設備對耦合的信號進行分離從而得出各個傳感器的監測數據，由于各傳感器單獨工作，當某一傳感器發生故障時，并不會對影響其他傳感器工作，從而提高了系統的容錯率，提升了系統的可靠性。同時由于多個傳感器的信號均耦合到一條主路通信線纜上傳輸，減少了線纜的用量，節省材料，環保且降低了成本，與相關技術中傳感器串聯在一條通信線纜上協同工作的方案相比，本申請的隧道圍巖監測系統各傳感器單獨工作，容錯率高，可靠性強。

在本申請的一種可能的實現方式中，傳感器沿主路通信線纜的延伸方向依次設置。

本申請實施例提供的隧道圍巖監測系統，為了便于實現大范圍內的多點監測，將傳感器沿主路通信線纜的延伸方向依次設置，隨著主路通信線纜的路徑延伸，沿線可以依次設置多個傳感器，通過控制主路通信線纜的長度及路徑，可以輕松實現大范圍的多點監測，從而提供獲得可靠的監測數據。

在本申請的一種可能的實現方式中，相鄰兩個傳感器之間留有間距。

本申請實施例提供的隧道圍巖監測系統，為了實現監測的效益的最大化，相鄰的兩個傳感器之間根據隧道現場的監測需求留有間距，既能保證監測效果，又不用過于密集的布置傳感器，減少傳感器的使用，在滿足監測要求的前提下，節約資源和能源。

在本申請的一種可能的實現方式中，傳感器沿主路通信線纜的延伸方向均勻分布。

本申請實施例提供的隧道圍巖監測系統，為了使多個傳感器的布局更加合理，將傳感器沿主路通信線纜的延伸方向均勻設置，從而在隧道圍巖被被監測位置均勻布置傳感器，被監測位置之間間隔均勻，監測結果更具普遍性，傳感器的埋設施工也更加方便。

在本申請的一種可能的實現方式中，傳感器為光纖傳感器，主路通信線纜為光纜。