一种隧道围岩监测系统及方法技术方案

本申请实施例公开了一种隧道围岩监测系统及方法，涉及岩土工程监测技术领域，解决了相关技术中单个传感器故障影响整个系统工作的问题。该隧道围岩监测系统，包括主路通信线缆和感应组件，感应组件包括多个传感器，传感器设置在围岩被监测位置，且传感器的信号耦合在主路通信线缆的信号上，还包括信号处理器，信号处理器连接在主路通信线缆信号传输方向的末端，用于将主路通信线缆上的耦合信号分离。本申请的隧道围岩监测系统用于对隧道的围岩变形进行实时监测。岩变形进行实时监测。岩变形进行实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道围岩监测系统及方法


[0001]本申请实施例涉及但不限于岩土工程监测领域，尤其涉及一种隧道围岩监测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着国家公路铁路网络建设的不断完善,隧道工程逐渐向西部崇山峻岭地区迈进,浅埋、偏压、大断面隧道也随之越来越多,隧道开挖可能面临软弱围岩、滑坡、岩溶等不良地质情况。在隧道施工过程中，围岩的变形情况对隧道工程整体修建至关重要。突涌水、大变形等地质灾害伴生隧道围岩变形异常，为了确保隧道顺利施工，有必要对对隧道围岩体变形信息大范围实时监测，及时发现灾害诱发的隧道变形险兆，并根据隧道围岩变形情况及时对施工方案进行修改，为防灾减灾提供科学依据。
[0003]相关技术隧道围岩变形监测采用分布式光纤监测，分布式光纤监测系统的传感器依次串联在光纤上，光纤所传输的光信号需依次进出每个传感器，当某个位置的传感器损坏时，光信号无法向传递到后续光纤及传感器，从而导致整条光纤及其上串联的传感器停止工作，容错率低，不便于维护。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，容错率高，可靠性强。
[0005]第一方面，本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，包括主路通信线缆和感应组件，感应组件包括多个传感器，传感器设置在围岩被监测位置，且传感器的信号耦合在主路通信线缆的信号上，还包括信号处理器，信号处理器沿信号传输方向连接在主路通信线缆的末端，用于将主路通信线缆上的耦合信号分离。
[0006]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，设置主路通信线缆用于传输信号，在主路通信线缆上连接有多个传感器，可以对围岩的多个位置进行监测，多个传感器的信号均耦合到主路通信线缆，通过主路通信线缆传输到信号处理设备，信号处理设备对耦合的信号进行分离从而得出各个传感器的监测数据，由于各传感器单独工作，当某一传感器发生故障时，并不会对影响其他传感器工作，从而提高了系统的容错率，提升了系统的可靠性。同时由于多个传感器的信号均耦合到一条主路通信线缆上传输，减少了线缆的用量，节省材料，环保且降低了成本，与相关技术中传感器串联在一条通信线缆上协同工作的方案相比，本申请的隧道围岩监测系统各传感器单独工作，容错率高，可靠性强。
[0007]在本申请的一种可能的实现方式中，传感器沿主路通信线缆的延伸方向依次设置。
[0008]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了便于实现大范围内的多点监测，将传感器沿主路通信线缆的延伸方向依次设置，随着主路通信线缆的路径延伸，沿线可以依次设置多个传感器，通过控制主路通信线缆的长度及路径，可以轻松实现大范围的多点监测，从而提供获得可靠的监测数据。
[0009]在本申请的一种可能的实现方式中，相邻两个传感器之间留有间距。
[0010]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了实现监测的效益的最大化，相邻的两个传感器之间根据隧道现场的监测需求留有间距，既能保证监测效果，又不用过于密集的布置传感器，减少传感器的使用，在满足监测要求的前提下，节约资源和能源。
[0011]在本申请的一种可能的实现方式中，传感器沿主路通信线缆的延伸方向均匀分布。
[0012]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了使多个传感器的布局更加合理，将传感器沿主路通信线缆的延伸方向均匀设置，从而在隧道围岩被被监测位置均匀布置传感器，被监测位置之间间隔均匀，监测结果更具普遍性，传感器的埋设施工也更加方便。
[0013]在本申请的一种可能的实现方式中，传感器为光纤传感器，主路通信线缆为光缆。
[0014]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了提升监测效果，采用光作为监测和信号传输手段，具有精度高、结构简单的优点，同时光信号传递快，适合长距离探测。光缆和光纤传感器无惧电磁干扰、不存在漏电或电击现象。
[0015]在本申请的一种可能的实现方式中，传感器连接有耦合器，传感器的信号通过耦合器耦合到主路通信线缆的信号上。
[0016]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了实现传感器信号与主路通信线缆信号的耦合，在传感器上连接耦合器，通过耦合器将传感器的信号耦合到主路通信线缆的信号上，具体的可以是将传感器的光信号与主路通信线缆的光信号耦合，以完成波分复用技术的信号合成阶段。
[0017]在本申请的一种可能的实现方式中，传感器通过支路通信线缆与耦合器连接。
[0018]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了便于传感器的布置，在传感器与耦合器之间连接有支路通信线缆，在主路通信线缆路径固定的情况下，可以自由布置传感器，使得整套系统轻细柔软，便于埋设，同时主路通信线缆无需严格途经围岩被监测位置，更利于主路通信线缆的路线规划。
[0019]在本申请的一种可能的实现方式中，多个传感器为压力传感器、位移传感器和应变传感器中的任意一种或多种。
[0020]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了提高本系统的监测能力，有压力传感器、位移传感器、应变传感器等多种不同类型，用于监测多种不同的物理量，从而对隧道围岩的变形进行更加全面的监测，以获得更加完备的数据，为分析人员提供可靠支持。
[0021]在本申请的一种可能的实现方式中，传感器具有光栅型感知元件，感知元件用于感知隧道围岩形变。
[0022]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了进一步提升传感器的精度，采用具有光栅型感知元件的光纤传感器，相比于其他感知方式的光纤传感器，光栅传感器具有精度高，分辨率高，抗干扰能力强等优点。
[0023]在本申请的一种可能的实现方式中，还包括显示器，显示器电联接于信号处理器。
[0024]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了便于使用者直观的获知监测结果，信号处理器电联接有显示器，经信号处理器处理后的监测数据实时展示在显示器上，使用者通过显示器的数据反馈可以方便、及时的对隧道围岩变形进行分析。
[0025]在本申请的一种可能的实现方式中，主路通信线缆的延伸路径用于沿隧道的周向
设置。
[0026]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统，为了多角度、全方位的对隧道围岩变形进行监测，主路通信线缆的延伸路径随隧道的周向设置，布置在主路通信线缆沿线的诸多传感器对隧道周侧进行全面监测，从而提高本系统监测的结果的完备性。
[0027]第二方面，本申请提供一种隧道围岩监测系统施工方法，包括：根据隧道现场情况确定传感器数量；架设主路通信线缆，将传感器埋设于围岩被监测位置，并将传感器、信号处理器与主路通信线缆连接。
[0028]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统施工方法，可用于第一方面任一项的隧道围岩监测系统，因此具有同样的技术效果，即施工得到的隧道围岩监测系统各传感器单独工作，容错率高，可靠性强，同时减少了线缆的用量，节省材料，环保且降低了成本。
[0029]在本申请的一种可能的实现方式中，在传感器与主路通信线缆连接之前，对传感器进行初始波长标定并记录。
[0030]本申请实施例提供的隧道围岩监测系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩监测系统，其特征在于，包括：主路通信线缆；感应组件，包括多个传感器，所述传感器设置在围岩被监测位置，且所述传感器的信号耦合在所述主路通信线缆的信号上；信号处理器，沿信号传输方向连接在所述主路通信线缆的末端，用于将所述主路通信线缆上的耦合信号分离。2.根据权利要求1所述的隧道围岩监测系统，其特征在于，所述传感器沿所述主路通信线缆的延伸方向依次设置。3.根据权利要求2所述的隧道围岩监测系统，其特征在于，相邻两个所述传感器之间留有间距。4.根据权利要求3所述的隧道围岩监测系统，其特征在于，所述传感器沿所述主路通信线缆的延伸方向均匀分布。5.根据权利要求1所述的隧道围岩监测系统，其特征在于，所述传感器为光纤传感器，所述主路通信线缆为光缆。6.根据权利要求1所述的隧道围岩监测系统，其特征在于，所述传感器连接有耦合器，所述传感器的信号通过所述耦合器耦合到所述主路通信线缆的信号上。7.根据权利要求1所述的隧道围岩监测系统，其特征在于，所述传感器通过支路通信线缆与所述耦合器连接。8.根据权利要求1所述的隧道围岩监测系统，其特征在于，多个所述传感器为压力传感器、位移传感器和应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮亮，成帅，高上，靳昊，何应道，戴志成，韩磊，孙文昊，王春梅，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：