既有二次衬砌结构应力应变监测方法技术

本发明专利技术涉及隧道工程技术领域，具体公开一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，根据监测点的位置，将连接光纤应变计的光缆安装在隧道衬砌内表面；所述光纤应变计连接光纤光栅解调仪，利用所述光纤光栅解调仪测量数据，分析光纤应变计的变化规律；采用如下公式（1）计算衬砌结构的表面应力：（1）式中，为隧道衬砌内表面的应力；

【技术实现步骤摘要】
既有二次衬砌结构应力应变监测方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，特别涉及一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法
。

技术介绍

[0002]运营期的二次衬砌的受力状态监测至关重要，了解运营期隧道二次衬砌的受力发展能够及时防止隧道二次衬砌出现掉块，影响行车安全
。
一般情况下，二次衬砌的受力均通过内置埋设相关应变计进行量测
。
但针对于已经施作完成的二次衬砌的应力应变监测仍是一个挑战
。
[0003]目前，隧道工程的安全至关重要，若隧道二次衬砌出现裂缝
、
掉块，则会影响行车安全
。
对于未施作的二次衬砌，往往通过埋设内置应变应力计的方法来完成结构的内力监测，以判断衬砌结构的安全状态
。
但针对已经施作的二次衬砌，目前还未有行之有效的监测方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，以解决运营期隧道二次衬砌应力应变监测问题
。
[0005]因此，本专利技术提供一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其采用的技术方案如下：一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，包括：根据监测点的位置，将连接光纤应变计的光缆安装在隧道衬砌内表面；所述光纤应变计连接光纤光栅解调仪，利用所述光纤光栅解调仪测量数据，分析光纤应变计的变化规律；采用如下公式（1）计算衬砌结构的表面应力：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ/>（1）式中，为隧道衬砌内表面的应力；
E
为隧道衬砌内表面的弹性模量；为隧道衬砌内表面的测量应变
。
[0006]进一步地，所述光纤应变计和所述光缆均固定于所述隧道衬砌内表面
。
[0007]进一步地，所述光纤应变计和所述光缆均用强力胶或者钻钉的方式固定于所述隧道衬砌内表面进一步地，一个光缆连接多个光纤应变计，所述光纤应变计的位置对应于所述监测点的位置
。
[0008]进一步地，所述监测点的位置通过监测断面数量及位置确定
。
[0009]进一步地，所述监测断面数量及位置根据监测需求确定
。
[0010]进一步地，所述监测断面包括隧道衬砌外表面和隧道衬砌内表面，所述隧道衬砌外表面位于所述隧道衬砌内表面的外侧
。
[0011]进一步地，多个光纤应变计通过一个光缆连接光纤引线，所述光纤引线连接所述光纤光栅解调仪
。
[0012]进一步地，所述光纤光栅解调仪设置于隧道衬砌结构的外部
。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种适用于已有二次衬砌的应力应变监测方法，能够实时有效的监测已经施作的二次衬砌结构的应变应力
。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍
。
在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识
。
附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制
。
[0015]图1示出了根据本专利技术实施例的一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法的流程图；图2示出了根据本专利技术实施例的既有二次衬砌结构的监测断面结构图；图3示出了根据本专利技术实施例的监测点及光纤布置示意图，是图2中的
A
‑
A
剖面
。
[0016]附图标记：1为隧道衬砌外表面；2为隧道衬砌内表面；3为光缆；4为光纤应变计；5为光纤与隧道内壁的粘结物；6为光纤引线；7为光纤光栅解调仪
。
具体实施方式
[0017]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效
。
本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变
。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
[0018]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述
。
[0019]本专利技术实施例提供一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，如图1所示，是该方法的流程图，该方法具体包括如下步骤
S100
‑
S300。
[0020]步骤
S100
，根据监测点的位置，将连接光纤应变计的光缆安装在隧道衬砌内表面
。
[0021]需要说明的是，监测点的位置一般通过监测断面数量及位置确定，而监测断面数量及位置则根据实际需求来进行确定，仅作为示例，如图2和图3所示，示出了几个监测点的位置
。
本实施例中的监测断面为隧道衬砌结构，该隧道衬砌结构包括有隧道衬砌外表面1和隧道衬砌内表面2，所述隧道衬砌外表面1位于所述隧道衬砌内表面2的外侧
。
监测点的位置通常设置于隧道衬砌内表面2上，一般为环形阵列布设，如图2和图3所示，监测点设置了8个，故设置有8个光纤应变计4，各个光纤应变计4通过一个光缆3进行连接
。
[0022]光纤应变计4和光缆3通过光纤与隧道内壁的粘结物5固定于隧道衬砌内表面2，其中光纤与隧道内壁的粘结物5包括但不限于强力胶以及钻钉，只需要将光纤应变计4和光缆3稳定地固定在隧道衬砌内表面2上即可，可以理解的是，还可以使用其他方式将其固定于隧道衬砌内表面2上
。
在光纤应变计4和光缆3稳固地对应于监测点进行布设后，可以保证应力数据采集的准确性
。
[0023]步骤
S200
，所述光纤应变计连接光纤光栅解调仪，利用所述光纤光栅解调仪测量数据，分析光纤应变计的变化规律
。
[0024]需要说明的事，光纤应变计的变化规律指的是光纤应变计所采集到的电信号，基于该电信号所进行的计算而得到的隧道衬砌内表面的测量应变随时间变化的曲线
。
[0025]如图2所示，多个光纤应变计4通过一个光缆3连接光纤引线6，所述光纤引线6连接所述光纤光栅解调仪
7。
光纤光栅解调仪7用于测量和收集数据，设置于既有二次衬砌结构的外部
。
[0026]步骤
S300
，采用如下公式（1）计算衬砌结构的表面应力：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）式中，为隧道衬砌内表面的应力；
E
为隧道衬砌内表面的弹性模量；为隧道衬砌内表面的测量应变
。
[0027]因此，本专利技术通过在既有二次衬砌结构设置带有光纤应变计的光缆，并通过光纤引线将光纤应变计所采集到的应变信号馈送至光纤光栅解调仪，利用光纤光栅解调仪实现数据的测量和收集，进而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，包括：根据监测点的位置，将连接光纤应变计的光缆安装在隧道衬砌内表面；所述光纤应变计连接光纤光栅解调仪，利用所述光纤光栅解调仪测量数据，分析光纤应变计的变化规律；采用如下公式（1）计算衬砌结构的表面应力：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）式中，为隧道衬砌内表面的应力；
E
为隧道衬砌内表面的弹性模量；为隧道衬砌内表面的测量应变
。2.
如权利要求1所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，所述光纤应变计和所述光缆均固定于所述隧道衬砌内表面
。3.
如权利要求1所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，其特征在于，所述光纤应变计和所述光缆均用强力胶或者钻钉的方式固定于所述隧道衬砌内表面
。4.
如权利要求1所述的既有二次衬砌结构应力应变监测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭忠盛，张宝瑾，赵金鹏，田伟权，王凤喜，霍二伦，林克，范晓敏，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：