一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测采集系统，该监测系统针对偏远高寒山区隧道冻害情况，在围岩中设置温度计及双膜土压力盒，以监测隧道冻胀病害情况。该系统针对寒区隧道多年冻土段围岩冻胀情况，采用压力盒，监测因围岩冻胀对隧道衬砌的影响，针对季节性温度变化，在压力盒处同步布设温度计，以监测冻胀力随温度的变化情况。这部系统能够实时监测围岩应力及围岩温度，保证即使在没有信号的情况下也能及时采集数据，并且在隧道运营后也可持续监测。且在隧道运营后也可持续监测。且在隧道运营后也可持续监测。

【技术实现步骤摘要】
一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测采集系统


[0001]本技术属于隧道监测
，具体涉及一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测采集系统。

技术介绍

[0002]随着公路交通路网正在不断完善，越来越多的高等级公路隧道将在高寒高海拔地区进行修建。高寒山区多年冻土隧道冻胀病害问题日益凸显，在寒区隧道冻胀严重处设置一套监测围岩应力的智能系统，是隧道安全施工有效的手段，成套的围岩应力监测系统也被广泛用于实际工程，其主要作用能够在施工阶段为技术人员持续提供围岩应力数据，具有较大的实用价值。
[0003]针对以上对寒区隧道领域围岩应力监测系统的描述，仍存在以下问题没有得到良好的解决：一、监测系统在无信号覆盖地区所受限制显著，大部分采用人工收集数据；二、土压力盒布设位置受现场施工进度影响，来不及在围岩表面布设；三、在多年冻土区监测围岩应力未能匹配准确的围岩温度；四、在隧道施工完毕后，监测系统无人管理数据无人收集被遗弃浪费。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测系统，以解决现有技术中监测系统来不及布设和回收，难以准确获得围岩温度的问题。
[0005]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测采集系统，包括若干个双膜土压力盒和若干个温度计，所述一个双膜土压力盒匹配一个温度计，所述双膜土压力盒和所述温度计均安装在隧道的断面处围岩与初期支护之间；r/>[0007]所有的所述双膜土压力盒和所述温度计均通过数据线共同连接有数据集线器，数据集线器通过系统总线连接有数据采集器，所述数据采集器通过数据线连接有无线传输器；
[0008]所述双膜土压力盒、温度计、数据集线器、数据采集器和无线传输器共同连接有蓄电池。
[0009]本技术的进一步改进在于：
[0010]优选的，所述隧道的一个断面上安装有7组对应的双膜土压力盒和温度计；
[0011]一组双膜土压力盒和温度计安装在断面的竖向中心线处，剩余的6组双膜土压力盒和温度计相对于竖向中心线，两两对称。
[0012]优选的，所述7组双膜土压力盒和温度计安装位置包括拱顶、左右拱腰、左右边墙和左右拱脚处。
[0013]优选的，所述双膜土压力盒的受力面和围岩相贴。
[0014]优选的，所述数据集线器设置在密封采集箱中，密封采集箱设置在所述断面处的地面上。
[0015]优选的，所述数据采集器、无线传输器共和蓄电池均设置在密封机箱中，所述密封机箱设置在隧道外。
[0016]优选的，所述密封机箱的上方架装有太阳能板，太阳能板和蓄电池连接。
[0017]优选的，所述数据集线器的型号为YTZD0308。
[0018]优选的，所述数据采集器的型号为YTZD01。
[0019]优选的，所述无线传输器的型号为YTZD02。
[0020]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0021]本技术公开了一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测系统，该监测系统针对偏远高寒山区隧道冻害情况，在围岩中设置温度计及双膜土压力盒，以监测隧道冻胀病害情况。该系统针对寒区隧道多年冻土段围岩冻胀情况，采用压力盒，监测因围岩冻胀对隧道衬砌的影响，针对季节性温度变化，在压力盒处同步布设温度计，以监测冻胀力随温度的变化情况。该系统可以监测围岩温度场及应力场变化情况，根据冻胀情况对隧道进行冻害分级预警。这部系统能够实时监测围岩应力及围岩温度，保证即使在没有信号的情况下也能及时采集数据，并且在隧道运营后也可持续监测。
[0022]进一步的，通过设置温度传感器以及土压力传感器与数据集线器连接，能自动采集数据，从而节省人工。
[0023]进一步的，通过设置土压力盒的位置可以准确测定围岩处应力变化情况，设定温度计埋置位置可以准确地测定围岩处温度变化情况。
[0024]进一步的，整个系统通过太阳能供电系统供电储电，能够在即使阴天情况下运行数天，同时太阳能作为一种清洁能源，实现了绿色清洁能源的利用。
附图说明
[0025]图1为本技术的总体结构示意图；
[0026]图2为本技术的断面监测元件布设示意图；
[0027]图3为本技术的数据收集箱布设示意图；
[0028]图4为本技术的太阳能供电系统及数据传输系统示意图；
[0029]其中：1、监测信息采集单元；2、信息传输单元；3、二次衬砌；4、初期支护；5、双膜土压力盒；6、温度计；7、数据线；8、密封采集箱；9、数据采集器；10、太阳能板；11、系统总线；12、数据集线器；13、无线传输器；14、蓄电池；15、混凝土墩；16
‑
密封机箱。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本技术做进一步详细描述：
[0031]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的
规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0032]本技术提供一种基于高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测系统，能够适用于高寒山区等恶劣地质条件，并适用于多年冻土隧道冻胀力监测预警整个系统分为两部分，包括信息监测单元1和信息传输单元2，两部分通过系统总线11连接。信息监测单元1位于选定的隧道监测断面处，信息传输单元2位于隧道外开阔地带。
[0033]具体的，信息监测单元1包括双膜土压力盒5、温度计6、密封采集箱8和数据集线器12；信息传输单元2包括数据采集器9、太阳能板10、无线传输器13、蓄电池14和混凝土墩15。
[0034]参见图1为本技术对应的高寒隧道应力监测结构图，信息监测单元1双膜土压力盒5和温度计6均埋置于隧道设定断面的围岩与初期支护4之间；信息密封采集箱8安置于监测断面的地面处；根据地质资料及实地调查情况，参见图 2，双膜土压力盒5至少每个断面布设七个点位，沿着隧道的长度方向，每20米设置一个端面。应沿隧道轮廓线布置在关键位置上，如拱顶、左右拱腰、左右边墙和左右拱脚处等位置，更为优选的，除了拱顶处的双模土压力盒5设置在隧道竖向的中心线处，其余的六个两两相对于隧道竖向的中心线对称，尽可能的表现隧道围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测采集系统，其特征在于，包括若干个双膜土压力盒(5)和若干个温度计(6)，所述一个双膜土压力盒(5)匹配一个温度计(6)，所述双膜土压力盒(5)和所述温度计(6)均安装在隧道的断面处围岩与初期支护(4)之间；所有的所述双膜土压力盒(5)和所述温度计(6)均通过数据线(7)共同连接有数据集线器(12)，数据集线器(12)通过系统总线(11)连接有数据采集器(9)，所述数据采集器(9)通过数据线(7)连接有无线传输器(13)；所述双膜土压力盒(5)、温度计(6)、数据集线器(12)、数据采集器(9)和无线传输器(13)共同连接有蓄电池(14)。2.根据权利要求1所述的一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测采集系统，其特征在于，所述隧道的一个断面上安装有7组对应的双膜土压力盒(5)和温度计(6)；一组双膜土压力盒(5)和温度计(6)安装在断面的竖向中心线处，剩余的6组双膜土压力盒(5)和温度计(6)相对于竖向中心线，两两对称。3.根据权利要求2所述的一种高寒山区多年冻土隧道开挖后围岩应力监测采集系统，其特征在于，所述7组双膜土压力盒(5)和温度计(6)安装位置包括拱顶、左右拱腰、左右边墙和左右拱脚处。4.根据权利要求1所述的一种高寒山区多年冻...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑长伟，郭强，李宁，周虎，李申，卢汉青，车博文，潘振华，
申请(专利权)人：中国铁建大桥工程局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：