專利名稱：一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)的隧道變形監(jiān)測(cè)裝置。技術(shù)領(lǐng)域我們國(guó)家山區(qū)多、地質(zhì)條件復(fù)雜，隨著公路、鐵路以及水利和能源的等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，隧道的挖掘也越來(lái)越多，但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，在隧道的挖掘以及隧道建成后運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)都是非常急需解決的問題。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01010595164.5《隧道圍巖變形分布式光纖超前監(jiān)測(cè)方法》的文中揭示了一種采用光纖布里淵反射法實(shí)時(shí)分布式監(jiān)測(cè)的裝置，其監(jiān)測(cè)方法和裝置簡(jiǎn)單有效，并具有抗干擾和分布式監(jiān)測(cè)的能力，但由于采用了布里淵反射計(jì)而使整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置成本較高，在實(shí)際使用中推廣困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其基于微彎光纖傳感原理，除繼承了微彎光纖傳感技術(shù)的精度高、抗電磁干擾、成本低等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),也大幅度降低了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括沿隧道的圍巖內(nèi)或沿隧道內(nèi)表面縱向設(shè)置且與隧道緊密貼合并隨隧道變形而同步變形的至少一根管道，所述管道與隧道通過粘結(jié)、焊接或掛鉤方式固定在一起，所述管道內(nèi)設(shè)置有光纖彎曲傳感單元，所述管道的一端連接有測(cè)試單元；所述光纖彎曲傳感單元包括曲線形支架以及連續(xù)布設(shè)在所述曲線形支架上相對(duì)兩側(cè)的多個(gè)變形齒一和多個(gè)變形齒二，所述變形齒一和變形齒二之間夾持有信號(hào)光纖，所述多個(gè)變形齒一和多個(gè)變形齒二呈交錯(cuò)對(duì)應(yīng)布設(shè)且二者的頭部之間形成供一個(gè)或多個(gè)信號(hào)光纖穿過的曲線形通道，所述變形齒一和變形齒二對(duì)應(yīng)布設(shè)在信號(hào)光纖的兩側(cè)；所述測(cè)試單元與信號(hào)光纖相接且對(duì)信號(hào)光纖中的光信號(hào)功率變化量進(jìn)行同步測(cè)試與分析處理。上述的一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述測(cè)試單元與信號(hào)光纖通過光纜連接。上述的一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述曲線形支架為曲線形殼體、彈簧、波紋管或柱體。上述的一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述管道為金屬管、非金屬管或金屬-非金屬?gòu)?fù)合管。上述的一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述光纜為單層或雙層金屬光纜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制作簡(jiǎn)便、投入成本低且使用方式靈活、精度高。2、通過采用基于光纖微彎傳感技術(shù)的監(jiān)測(cè)裝置可以提高測(cè)試精度，并具有良好的抗電磁干擾能力、耐腐蝕性，同時(shí)具有良好的抗震能力，適于實(shí)際工程環(huán)境條件。
3、其全封閉的光路檢測(cè)系統(tǒng)，提高了光纖傳感單元的穩(wěn)定性、可靠性，增加了光纖傳感裝置的安全性，并適于應(yīng)用在易燃易爆的場(chǎng)所。綜上所述，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、精度高、監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)范圍大，實(shí)用價(jià)值高，并適于易燃易爆及強(qiáng)電磁干擾環(huán)境，適應(yīng)隧道工程和運(yùn)行的實(shí)際環(huán)境條件。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例1中曲線形測(cè)試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為實(shí)施例1中曲線形支架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為實(shí)施例2中曲線形測(cè)試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為實(shí)施例3中曲線形測(cè)試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5中A處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為實(shí)施例4中曲線形測(cè)試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為圖7的A-A剖視圖。圖9為實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明:1-光纜；2-管道；3-隧道；4-1-變形齒一；4-2-變形齒二； 5-測(cè)試單元；6-光纖彎曲傳感單元；19-曲線型殼體； 33-信號(hào)光纖；36-柱體；37-縫隙。38-彈簧；40-波紋管；42-管壁；
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1、2和3所示，一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，包括沿隧道3內(nèi)表面縱向設(shè)置且與隧道3緊密貼合并隨隧道3變形而同步變形的至少一根管道2，所述管道2與隧道3通過粘結(jié)、焊接或掛鉤方式固定在一起，所述管道2內(nèi)設(shè)置有光纖彎曲傳感單元6，所述管道2的一端連接有測(cè)試單元5 ;所述光纖彎曲傳感單元6包括曲線形支架以及連續(xù)布設(shè)在所述曲線形支架上相對(duì)兩側(cè)的多個(gè)變形齒一 4-1和多個(gè)變形齒二 4-2，所述變形齒一 4-1和變形齒二 4-2之間夾持有信號(hào)光纖33，所述多個(gè)變形齒一 4-1和多個(gè)變形齒二 4-2呈交錯(cuò)對(duì)應(yīng)布設(shè)且二者的頭部之間形成供一個(gè)或多個(gè)信號(hào)光纖33穿過的曲線形通道，所述變形齒一 4-1和變形齒二 4-2對(duì)應(yīng)布設(shè)在信號(hào)光纖33的兩側(cè)；所述測(cè)試單元5與信號(hào)光纖33相接且對(duì)信號(hào)光纖33中的光信號(hào)功率變化量進(jìn)行同步測(cè)試與分析處理。本實(shí)施例中，所述測(cè)試單元5與信號(hào)光纖33通過光纜I連接，且所述光纜I為單層或雙層金屬光纜。本實(shí)施例中，所述管道2為金屬管、非金屬管或金屬-非金屬?gòu)?fù)合管。
本實(shí)施例中，曲線形支架為曲線型殼體19，多個(gè)變形齒一 4-1和多個(gè)變形齒二 4-2對(duì)應(yīng)布設(shè)在曲線形殼體19的內(nèi)壁上，信號(hào)光纖33的一部分穿過管道2并通過光纜I與測(cè)試單元5連接。當(dāng)隧道3變形時(shí)，管道2也隨之變形，從而使布設(shè)于曲線形殼體19內(nèi)的變形齒一
4-1與變形齒二 4-2齒間的距離改變，變形齒一 4-1與變形齒二 4-2齒間的距離改變導(dǎo)致夾持于兩者之間的信號(hào)光纖33的彎曲曲率變化，信號(hào)光纖33的彎曲曲率變化使傳輸于信號(hào)光纖33內(nèi)的光信號(hào)功率變化，通過光纜I后測(cè)試單元5測(cè)得該變化信號(hào)并經(jīng)計(jì)算得到曲線形殼體19的彎曲狀態(tài)，從而得到隧道3變形大小，當(dāng)測(cè)試單元5采用的是光適于反射計(jì)時(shí)，可監(jiān)測(cè)到管道變形的位置，從而達(dá)到分布式監(jiān)測(cè)的目的。實(shí)施例2如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是:所述曲線形測(cè)試通道6中包含的曲線形支架為彈簧38，多個(gè)變形齒一 4-1和多個(gè)變形齒二 4-2對(duì)應(yīng)布設(shè)在彈簧38中相鄰兩圈彈簧絲之間，且變形齒一 4-1和變形齒二 4-2相互交錯(cuò)布設(shè)。本實(shí)施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3如圖5和6所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是:所述曲線形測(cè)試通道6中包含的曲線形支架為波紋管40，變形齒一 4-1和變形齒二 4-2對(duì)應(yīng)布設(shè)在波紋管40的管壁42上內(nèi)凹處的相對(duì)兩個(gè)側(cè)面上，且變形齒一 4-1和變形齒二 4-2相互交錯(cuò)布設(shè)。本實(shí)施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4如圖7和8所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是:所述曲線形支架10為柱體36，在柱體36的側(cè)壁上分布有縫隙37，在縫隙37的上下兩側(cè)布設(shè)有相互交錯(cuò)對(duì)應(yīng)的變形齒一
4-1和變形齒二 4-2。本實(shí)施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例1相同。實(shí)施例5如圖9所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是:在隧道3的圍巖內(nèi)、沿隧道3縱向安置有與隧道3緊密貼合且隨隧道3變形而同步變形的至少一根管道2。本實(shí)施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例1相同。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括沿隧道(3)的圍巖內(nèi)或沿隧道(3)內(nèi)表面縱向設(shè)置且與隧道(3)緊密貼合并隨隧道(3)變形而同步變形的至少一根管道(2)，所述管道(2)與隧道(3)通過粘結(jié)、焊接或掛鉤方式固定在一起，所述管道(2)內(nèi)設(shè)置有光纖彎曲傳感單元出)，所述管道(2)的一端連接有測(cè)試單元(5);所述光纖彎曲傳感單元(6)包括曲線形支架以及連續(xù)布設(shè)在所述曲線形支架上相對(duì)兩側(cè)的多個(gè)變形齒一(4-1)和多個(gè)變形齒二(4-2)，所述變形齒一(4-1)和變形齒二(4-2)之間夾持有信號(hào)光纖(33)，所述多個(gè)變形齒一(4-1)和多個(gè)變形齒二(4-2)呈交錯(cuò)對(duì)應(yīng)布設(shè)且二者的頭部之間形成供一個(gè)或多個(gè)信號(hào)光纖(33)穿過的曲線形通道，所述變形齒一(4-1)和變形齒二(4-2)對(duì)應(yīng)布設(shè)在信號(hào)光纖(33)的兩側(cè)；所述測(cè)試單元(5)與信號(hào)光纖(33)相接且對(duì)信號(hào)光纖(33)中的光信號(hào)功率變化量進(jìn)行同步測(cè)試與分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述測(cè)試單元(5)與信號(hào)光纖(33)通過光纜(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述曲線形支架為曲線形殼體、彈簧、波紋管或柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述管道(2)為金屬管、非金屬管或金屬-非金屬?gòu)?fù)合管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述光纜(I)為單層或雙層金屬光纜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隧道變形監(jiān)測(cè)裝置，在隧道內(nèi)的表面上或在隧道的圍巖內(nèi)、沿隧道的縱向安置有與隧道緊密貼合且隨隧道變形而同步變形的至少一根管道，在所述的管道內(nèi)安置有光纖彎曲傳感單元，在管道的一端安置有測(cè)試單元；所述光纖彎曲傳感單元包括曲線形支架以及連續(xù)布設(shè)在所述曲線形支架上相對(duì)兩側(cè)的多個(gè)變形齒一和多個(gè)變形齒二，在所述的變形齒一和變形齒二間夾持有信號(hào)光纖，所述多個(gè)變形齒一和多個(gè)變形齒二呈交錯(cuò)對(duì)應(yīng)布設(shè)且二者的頭部之間形成供一個(gè)或多個(gè)信號(hào)光纖穿過的曲線形通道；所述的測(cè)試單元與信號(hào)光纖相接且對(duì)信號(hào)光纖中的光信號(hào)功率變化量進(jìn)行同步測(cè)試與分析處理。本發(fā)明裝置適應(yīng)隧道工程和運(yùn)行的實(shí)際環(huán)境條件。
文檔編號(hào)G01B11/16GK103162636SQ20111040702
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者杜兵 申請(qǐng)人:西安金和光學(xué)科技有限公司