本发明专利技术公开了一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，包括复合自感应涂层、无线采集模块、第一电极片、第二电极片及固定电极支座；复合自感应涂层包括柔性自感应层和摩擦层，柔性自感应层紧贴管片外弧面敷设，并随管片外弧面开裂产生相应张合，摩擦层紧贴柔性自感应层敷设，在柔性自感应层随管片外弧面开裂后与其产生相对位移，产生摩擦电信号；两个固定电极支座，分别设于管片两端，分别固定一个第一电极片及一个第二电极片；两个第一电极片分别连接于柔性自感应层的两端，两个第二电极片分别连接于摩擦层的两端；无线采集模块，用于采集第一电极片及第二电极片的摩擦电信号。本发明专利技术能够对盾构隧道管片外弧面开裂进行分布式长期实时监测。监测。监测。
【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置
[0001]本专利技术涉及盾构隧道结构病害监测领域，是一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置。
技术介绍
[0002]管片是地铁盾构隧道的承重构件，受施工工艺、运营荷载及所处运营环境的影响，其可能会出现裂缝等病害，导致盾构隧道结构性能的劣化，对整体安全性及耐久性造成影响。以检测难易程度作为指标，可以将盾构隧道病害归类为暴露型病害和隐蔽型病害。暴露型病害是指通过肉眼观察或专业设备能够检测的病害，如管片内弧面开裂；而针对隐蔽型病害，尚没有设备能够有效检测。该类型病害多发生于盾构隧道临土侧，因其不易检测且影响因素复杂，其危害更大，主要为盾构隧道临土侧裂缝，即管片外弧面开裂。
[0003]由于盾构隧道埋置于地下，土层中可能存在水、氧气、氯离子等，当临土侧出现宏观裂缝时，这些成分便通过裂缝进入内部，引起钢筋锈蚀，不仅会降低钢筋与混凝土间的粘结性能，而且钢筋锈蚀产物的膨胀压力会引发管片外弧面产生进一步开裂，使得整体结构性能劣化，严重威胁运营安全。
[0004]目前，还没有针对盾构隧道临土侧裂缝的监测措施，而多针对于管内弧面等暴露型病害。由于盾构隧道临土侧几乎没有空间，同时，复杂的环境使其无法借鉴其他监测措施，因此尚未有有效方法能够对盾构隧道临土侧裂缝进行分布式长期实时监测。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，用于对临土侧开裂行为进行分布式长期实时监测，以保证整体结构的安全性。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，所述监测装置主要包括复合自感应涂层、无线采集模块、两个第一电极片、两个第二电极片及两个固定电极支座；所述复合自感应涂层包括柔性自感应层和摩擦层，所述柔性自感应层紧贴管片外弧面敷设，并随管片外弧面开裂产生相应张合，所述摩擦层紧贴柔性自感应层敷设，在柔性自感应层随管片外弧面开裂后与其产生相对位移，产生摩擦电信号；两个固定电极支座，分别设于管片两端，每个固定电极支座内分别固定一个第一电极片及一个第二电极片；两个第一电极片分别连接于柔性自感应层的两端，两个第二电极片分别连接于摩擦层的两端；无线采集模块，用于采集第一电极片及第二电极片的摩擦电信号。
[0007]进一步的，所述复合自感应涂层还包括功能层，所述功能层紧贴摩擦层敷设，用于保护所述柔性自感应层和摩擦层。
[0008]进一步的，所述功能层为一层或多层，所述功能层包括抗氯离子渗透功能层、抗渗层等层中的一种或多种。
[0009]进一步的，所述柔性自感应层和摩擦层主要由能够摩擦产生电的材料构成，柔性自感应层与摩擦层具有不同的对电子的亲和能力，摩擦层较柔性自感应层具有更大的弹性模量，所述摩擦层表面进行粗糙化处理；所述柔性自感应层在管片外弧面未开裂时与摩擦层保持相对静止，并处于不带电状态，当管片外弧面开裂时，柔性自感应层与裂缝保持较高的张合状态，摩擦层保持原状并在开裂时与张合状态下的柔性自感应层摩擦，于裂缝处产生电信号。
[0010]进一步的，所述固定电极支座包括竖板，所述竖板固定于所述管片，所述竖板朝向所述管片的一侧设置有两个电极槽以分别装设第一电极片与第二电极片，其中用于装第一入电极片的电极槽槽深高于用于装入第二电极片的电极槽的槽深，使所述第一电极片接触所述柔性自感应层，所述第二电极片接触所述摩擦层。
[0011]进一步的，所述固定电极支座还包括置物凸台及干燥笼，所述置物凸台设于两个电极槽之间，所述置物凸台间隔设有盲孔，所述盲孔用于固定干燥笼的凸榫，所述干燥笼用于装载干燥剂。
[0012]进一步的，所述干燥笼整体长度短于置物凸台长度，所述干燥笼包括相对设置的顶板和底板，分别连接所述顶板和底板的两个侧板及两面铁丝网，所述底板表面设有与盲孔相适配的凸榫。
[0013]进一步的，所述固定电极支座还包括挡泥板，所述挡泥板设置于所述竖板，所述挡泥板一侧设有嵌入台，所述嵌入台用于嵌入外部土体。
[0014]进一步的，干燥笼内放置片状固体干燥剂，片状固体干燥剂包括活性炭，以起到吸湿作用，所述铁丝网能够止挡干燥剂通过。
[0015]进一步的，所述柔性自感应层为栅格状、条状或整体状，复合自感应涂层各层位均匀敷设；所述盾构隧道临土侧裂缝监测装置的整体高度为1~3mm，以满足管片拼装、盾尾注浆过程中的平顺性、密封性要求。
有益效果
[0016]相比于现有技术，本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术提出的一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，在管片外弧面敷设有复合自感应涂层，涂层两端与固定电极支座中的电极片相连，当管片外弧面产生裂缝时，柔性自感应层与开裂行为保持高度一致，并与摩擦层在裂缝处产生相对位移，从而产生表征裂缝特征信息的摩擦电信号，其摩擦电信号被预埋至管片内的无线采集模块接收，并汇入信息终端，因此，本专利技术的有益效果有：（1）能够对盾构隧道临土侧裂缝进行分布式长期实时监测，采集临土侧裂缝位置、宽度、分布等信息，弥补了该领域的空白，保障了整体结构的安全性；（2）通过在复合自感应涂层中设置各功能层，加强了管片整体针对临土侧恶劣环境的耐久性；（3）柔性自感应层可采用不同布设形式满足相应裂缝监测精度要求，应用广泛，较为灵活；（4）装置整体布设方式简单，且可大批量生产施工，高效便捷。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。
[0018]图1示出了本专利技术的盾构隧道临土侧裂缝监测装置整体示意图；图2示出了本专利技术的固定电极支座剖面示意图；图3示出了本专利技术的固定电极支座横截面示意图；图4示出了本专利技术的干燥笼剖面示意图；其中，1、复合自感应涂层；2、固定电极支座；3、电极片；4、管片；5、干燥笼；201、竖板；202、两侧插板；203、电极槽；204、盲孔；205、端头绝缘垫层；206、铲状嵌入台；207、置物凸台；208、挡泥板；501、铁丝网；502、凸榫；503、侧板；504、顶板；505、底板。
实施方式
[0019]为了更好地解释本专利技术，便于理解，下面将结合附图，通过实例具体实施方式，对本专利技术作详细描述。
[0020]请参见图1
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4，一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，所述监测装置主要包括复合自感应涂层1、无线采集模块、两个第一电极片3、两个第二电极片4及两个固定电极支座2；所述复合自感应涂层1包括柔性自感应层和摩擦层，所述柔性自感应层紧贴管片6外弧面敷设，并随管片6外弧面开裂产生相应张合，所述摩擦层紧贴柔性自感应层敷设，在柔性自感应层随管片6外弧面开裂后与其产生相对位移，产生摩擦电信号；两个固定电极支座2，分别设于管片6两端，每个固定电极支座2内分别固定一个第一电极片3及一个第二电极片4；两个第一电极片3分别连接于柔性自感应层的两端，两个第二电极片4分别连接于摩擦层的两端；无线采集模块，用于采集第一电极片3及第二电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，其特征在于：所述监测装置主要包括复合自感应涂层（1）、无线采集模块、两个第一电极片（3）、两个第二电极片（4）及两个固定电极支座（2）；所述复合自感应涂层（1）包括柔性自感应层和摩擦层，所述柔性自感应层紧贴管片（6）外弧面敷设，并随管片（6）外弧面开裂产生相应张合，所述摩擦层紧贴柔性自感应层敷设，在柔性自感应层随管片（6）外弧面开裂后与其产生相对位移，产生摩擦电信号；两个固定电极支座（2），分别设于管片（6）两端，每个固定电极支座（2）内分别固定一个第一电极片（3）及一个第二电极片（4）；两个第一电极片（3）分别连接于柔性自感应层的两端，两个第二电极片（4）分别连接于摩擦层的两端；无线采集模块，用于采集第一电极片（3）及第二电极片（4）的摩擦电信号。2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，其特征在于：所述复合自感应涂层（1）还包括功能层，所述功能层紧贴摩擦层敷设，用于保护所述柔性自感应层和摩擦层。3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，其特征在于：所述功能层为一层或多层，所述功能层包括抗氯离子渗透功能层、抗渗层中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，其特征在于：所述柔性自感应层和摩擦层主要由能够摩擦产生电的材料构成，柔性自感应层与摩擦层具有不同的对电子的亲和能力，摩擦层较柔性自感应层具有更大的弹性模量，所述摩擦层表面进行粗糙化处理；所述柔性自感应层在管片（6）外弧面未开裂时与摩擦层保持相对静止，并处于不带电状态，当管片（6）外弧面开裂时，柔性自感应层与裂缝保持较高的张合状态，摩擦层保持原状并在开裂时与张合状态下的柔性自感应层摩擦，于裂缝处产生电信号。5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道临土侧裂缝监测装置，其特征在于：所述固定电极支座（2）包括竖板（201），所述竖板（201）固定于所述管片（6），所述竖板（2...
【专利技术属性】
技术研发人员：金浩，殷东昊，顾兴宇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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