一种基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置，其包括钢质锚杆、用于探测应变的第一光纤和用于探测温度的第二光纤；钢质锚杆上设置有沿轴向贯穿的测应变光纤通道，测应变光纤通道内填充有将第一光纤封固在测应变光纤通道中的填充物；钢质锚杆上还设置有沿轴向贯穿的测温度光纤通道，测温度光纤通道和第二光纤之间具有避免第二光纤被压迫的空隙；钢质锚杆的前端设置有对露出的第一光纤和第二光纤进行保护的护帽。本发明专利技术使锚杆不仅具有锚固功能，而且还具有了对被锚固的岩体、边坡等对象进行应力检测的功能；且本发明专利技术围岩及边坡应变传感器装置能进行远程监控，能对被锚固对象形成点线面结合的全范围检测。能对被锚固对象形成点线面结合的全范围检测。能对被锚固对象形成点线面结合的全范围检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置


[0001]本专利技术涉及应变传感器
，特别涉及一种用于探测城市地铁隧道围岩应变的传感器装置。

技术介绍

[0002]地铁隧道的安全监测一直是国内外工程领域广泛关注的重要问题。由于地质条件复杂不均匀且受地铁隧道沿线城市建设的影响，势必会造成地铁隧道产生沉降，为了确保地铁隧道主体结构和运营安全，必须对地铁隧道不均匀沉降进行在线监测。
[0003]现有技术中对地铁隧道围岩的应力监测常采用锚杆应力计，锚杆应力计的基本原理是利用应变计测量锚杆受力后的应变，推求出锚杆应力。现阶段的锚杆应力计已经可以做到自动将识别信息读出，顺序存入读数仪内，方便快速统计计算及查询；但其缺点是监测范围小、难以在复杂环境下长期稳定工作、难以实现远程监控和全过程监测等。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置，以解决对城市地铁隧道围岩进行检测的技术问题。
[0005]本专利技术一种基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置包括钢质锚杆，还包括用于探测应变的第一光纤和用于探测温度的第二光纤；
[0006]所述钢质锚杆上设置有沿轴向贯穿的测应变光纤通道，所述第一光纤从钢质锚杆的后端穿入测应变光纤通道，再从锚杆前端经测应变光纤通道穿出；所述测应变光纤通道内填充有将第一光纤封固在测应变光纤通道中的填充物；
[0007]所述钢质锚杆上设置有沿轴向贯穿的测温度光纤通道，所述第二光纤从钢质锚杆的后端穿入测温度光纤通道，再从锚杆前端经测温度光纤通道穿出，所述测温度光纤通道和第二光纤之间具有避免第二光纤被压迫的空隙；
[0008]所述钢质锚杆的前端设置有对露出的第一光纤和第二光纤进行保护的护帽。
[0009]进一步，所述测应变光纤通道为偶数条，所述第一光纤在每条测应变光纤通道中只穿进一次。
[0010]进一步，所述钢质锚杆为中空锚杆，所述测应变光纤通道和测温度光纤通道设置在中空锚杆的内孔周边上。
[0011]进一步，还包括固定在测温度光纤通道中的护管，所述第二光纤穿在护管中，护管和第二光纤之间具有避免第二光纤被压迫的空隙。
[0012]进一步，所述第一光纤的一端端部设置有第一光纤耦合器，所述第二光纤的一端端部设置有第二光纤耦合器。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]1、本专利技术基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置，其将探测应变的第一光纤设置在锚杆中，第一光纤被填充物封固后能跟随锚杆变形，使得锚杆不仅具有锚固
功能，而且还具有了对被锚固的岩体、边坡等对象进行应力检测的功能；且锚杆内还设置了探测温度的第二光纤，由于测温度光纤通道不会压迫第二光纤，使得钢质锚杆的应变不会影响第二光纤测得的温度数据，同时通过第二光纤测得的温度数据又能对第一光纤的应变监测数据进行修正，以消除第一光纤应变中由温度造成的部分，从而能更好的保证围岩及边坡应变监测数据的准确性。
[0015]2、本专利技术基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置，其第一光纤和第二光纤的检测信号能够传送给远程布置的信号处理系统，使得能进行远程监控，提高了使用的方便性。
[0016]3、本专利技术能通过第一光纤耦合器和第二光纤耦合器将若干个围岩及边坡应变传感器装置串联起来，能对被锚固对象形成点线面结合的全范围检测，实现全面掌握被锚固对象的内部应变情况；通过检测所得的应变数据，经过进一步的应力应变关系换算即可得到被锚固对象的内部应力情况。
附图说明
[0017]图1为基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置的立体结构示意图；
[0018]图2为基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置在去掉护帽后的立体结构示意图；
[0019]图3为中空钢质锚杆的立体结构示意图；
[0020]图4为图2中P部的放大示意图；
[0021]图5为图1中K部的放大示意图。
具体实施方式
[0022]本实施例中基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置包括钢质锚杆1，还包括用于探测应变的第一光纤2和用于探测温度的第二光纤3。
[0023]所述钢质锚杆上设置有沿轴向贯穿的测应变光纤通道4，所述第一光纤从钢质锚杆的后端穿入测应变光纤通道，再从锚杆前端经测应变光纤通道穿出；所述测应变光纤通道内填充有将第一光纤封固在测应变光纤通道中的填充物5。在具体实施中，填充物5可以为密封胶、树脂等。本实施例中所述测应变光纤通道为偶数条，具体为两条，当然在不同实施例中还可为其它偶数条；所述第一光纤在每条测应变光纤通道中只穿进一次，测应变光纤通道设置为偶数条能使在钢质锚杆上穿第一光纤穿线更容易。
[0024]所述钢质锚杆上设置有沿轴向贯穿的测温度光纤通道6，本实施例中测温度光纤通道6为一条，当然在不同实施例中也可设置多条；所述第二光纤从钢质锚杆的后端穿入测温度光纤通道，再从锚杆前端经测温度光纤通道穿出，所述测温度光纤通道和第二光纤之间具有避免第二光纤被压迫的空隙。
[0025]所述钢质锚杆的前端设置有对露出的第一光纤和第二光纤进行保护的护帽7，护帽在钢质锚杆锚入围岩、边坡等对象时保护第一光纤及第二光纤不被损坏。护帽可采用螺纹连接等现有连接方式连接在钢质锚杆的前端。
[0026]本实施例中基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置，其将探测应变的第一光纤设置在锚杆中，第一光纤被填充物封固后能跟随锚杆变形，使得锚杆不仅具有锚
固功能，而且还具有了对被锚固的岩体、边坡等对象进行应力检测的功能；且锚杆内还设置了探测温度的第二光纤，由于测温度光纤通道不会压迫第二光纤，使得钢质锚杆的应变不会影响第二光纤测得的温度数据，同时通过第二光纤测得的温度数据又能对第一光纤的应变监测数据进行修正，以消除第一光纤应变中由温度造成的部分，从而能更好的保证围岩及边坡应变监测数据的准确性。
[0027]本实施例中基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置，其第一光纤和第二光纤的检测信号能够传送给远程布置的信号处理系统，使得能进行远程监控，提高了使用的方便性。
[0028]本实施例中基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置还可串联起来，能对被锚固对象形成点线面结合的全范围检测，实现全面掌握被锚固对象的内部应变情况；通过检测所得的应变数据，经过进一步的应力应变关系换算即可得到被锚固对象的内部应力情况。
[0029]作为对上述实施例的改进，所述钢质锚杆为中空锚杆，所述测应变光纤通道和测温度光纤通道设置在中空锚杆的内孔周边上。当然在不同实施例中，所述钢质锚杆还可为实心锚杆。并且测应变光纤通道和测温度光纤通道在空心锚固及实心锚固上的设置位置还可根据需要设计调整，如还可布置在锚杆的外侧边部。
[0030]作为对上述实施例的改进，所述的基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置还包括固定在测温度光纤通道中的护管8，所述第二光纤穿在护管中，护管和第二光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应变传感器装置，包括钢质锚杆，其特征在于：还包括用于探测应变的第一光纤和用于探测温度的第二光纤；所述钢质锚杆上设置有沿轴向贯穿的测应变光纤通道，所述第一光纤从钢质锚杆的后端穿入测应变光纤通道，再从锚杆前端经测应变光纤通道穿出；所述测应变光纤通道内填充有将第一光纤封固在测应变光纤通道中的填充物；所述钢质锚杆上设置有沿轴向贯穿的测温度光纤通道，所述第二光纤从钢质锚杆的后端穿入测温度光纤通道，再从锚杆前端经测温度光纤通道穿出，所述测温度光纤通道和第二光纤之间具有避免第二光纤被压迫的空隙；所述钢质锚杆的前端设置有对露出的第一光纤和第二光纤进行保护的护帽。2.根据权利要求1中所述的基于光纤传感的城市地铁隧道围岩应...

【专利技术属性】
技术研发人员：任奕玮，陈结，姜德义，袁强，蒲源源，刘文浩，范劲松，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：