【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铁路隧道工程，具体涉及盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法。
技术介绍
1、随着高速铁路与城市轨道交通的发展，隧道工程数量也大大增多，盾构下穿高铁隧道施工可能对隧道结构的安全产生不利影响，及时掌握隧道结构健康状态是确保高铁运营安全的重要前提，加大隧道结构安全巡查工作，只能够对隧道结构做出初步评估及发展预测，但是其人力成本较高，受现场条件的限制，而在高铁隧道的常规监测中，都采用全站仪、水准仪、孔隙水压计等仪器设备，这些监测设备及方法一般难以实现对被测对象的全方位监控，不能实现实时监控，且因人工误差影响数据的准确度。
2、为了解决以上问题高铁隧道可采用自动化监测技术，自动化监测的特点在于测量范围广、精度高，可以实时测量仪器布置位置的位移及应变，且成本低，使用时间长。而在高铁隧道建设过程中大量隧道工程并未预埋测量仪器，植入式自动化监测难以实施，或后期植入式自动化监测对既有高铁隧道产生不可逆的破坏，造成高铁运行安全隐患。
3、如今常规外贴式传感器有电阻式传感器及振弦式传感器，电阻式传感器虽然监测精度高，但其传感器种类较少、长期稳定性差，无法满足对高铁隧道监测要求。振弦式传感器灵敏度较低，信号传送最大2-3km，动态响应差，其局限性较大，不能满足复杂环境下的高铁隧道监测要求。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法。
2、本专利技术的技术方案是：盾构
3、a.在高铁隧道和盾构隧道处安装布设光纤监测装置；
4、b.将布设好的光纤监测装置与处理终端建立数据通信；
5、c.接收监测数据，对监测数据中的数据异常值进行剔除，进行监测数据的初步处理和整编，得到初步处理监测数据；
6、d.对初步处理监测数据进行数据分析，得到包括工程安全状态和应采取措施的评估决策；
7、e.建立报警等级，将评估决策转换为报警等级进行直观输出；
8、f.按照上述步骤实时进行监测，并周期性对光纤监测装置进行人工复测。
9、更进一步的，步骤a在高铁隧道和盾构隧道处安装布设光纤监测装置，包括隧道内监测装置的安装，具体过程如下：
10、首先，沿高铁隧道和盾构隧道的隧道两侧纵向分别安装光纤光栅静力水准装置，沿高铁隧道和盾构隧道的拱顶纵向安装光纤光栅静力水准装置；
11、然后，沿高铁隧道和盾构隧道的两侧纵向分别安装光纤光栅倾斜装置；
12、再后，沿高铁隧道和盾构隧道的两侧纵向分别安装光纤光栅表面应变装置。
13、更进一步的，步骤a在高铁隧道和盾构隧道处安装布设光纤监测装置，包括隧道外监测装置的安装，具体过程如下：
14、首先，在高铁隧道轮廓外两侧确定高铁隧道安全保护区35m线；
15、然后，在高铁隧道安全保护区35m线外布设密集分布式光纤装置；
16、再后，在高铁隧道安全保护区35m线外布设光纤水位计。
17、更进一步的，步骤b将布设好的光纤监测装置与处理终端建立数据通信，具体过程如下：
18、首先，将隧道内布设好的光纤光栅静力水准装置、光纤光栅倾斜装置、光纤光栅表面应变装置接入到无线光纤光栅调节器；
19、然后，将隧道外布设好的密集分布式光纤装置、光纤水位计接入到无线光纤光栅调节器；
20、最后，将无线光纤光栅调节器的输出端与具有计算能力的处理终端通信。
21、更进一步的，步骤c接收监测数据，对监测数据中的数据异常值进行剔除，具体过程如下：
22、首先，在光纤光栅静力水准装置、光纤光栅倾斜装置、光纤光栅表面应变装置、密集分布式光纤装置、光纤水位计测量过程中会引起光栅周期和光纤的有效折射率变化，影响波长的漂移；
23、然后，通过对波长的检测，得到被测数据；
24、再后，在监测过程中无法避免被外界条件干扰，对收集到数据采用excel软件统计，并过高过低的数据进行剔除。
25、更进一步的，步骤c进行监测数据的初步处理和整编，得到初步处理监测数据，具体过程如下：
26、首先，对筛选后的物理量初步建立时间位移曲线散点图；
27、然后，通过时间位移曲线散点图，反映其变化规律。
28、更进一步的，步骤d对初步处理监测数据进行数据分析，具体过程如下：
29、首先，对光纤光栅表面应变装置采集到的隧道衬砌环向混凝土应变采用比较法分析；
30、然后，对光纤光栅静力水准装置、光纤光栅倾斜装置、密集分布式光纤装置、光纤水位计采集的信息采用作图法分析；
31、再后，建立数学模型对数据精细化筛选，采用反射光谱支持向量回归降噪处理；
32、再后，由带有噪音的反射率信息和采集波长的归一会结果代入公式：
33、
34、其中，参数及b是带有噪音的反射率信息和采集波长的归一会结果；
35、参数r′代表反射率，
36、参数k(λi+λj)代表入射光波长，
37、最后，将光谱采样的波长λ＝[λ1+λ2+λ3+…+λh]的归一化结果代入公式，从而得到支持向量回归反射率系信息。
38、更进一步的，步骤d得到包括工程安全状态和应采取措施的评估决策，具体过程如下：
39、首先，判断轨道结构累计沉降是否超过监测项目报警值(1.5mm)；
40、然后，判断轨道静态几何尺寸是否达到临时补修值；
41、再后，判断轨道动态监测中是否发现iii级偏差；
42、再后，判断轨道结构累计沉降是否超过监测项目控制值(2.0mm)
43、再后，判断地层、隧道结构发生是否发生非正常沉降(短时大沉降)；
44、再后，判断轨道静态监测中轨道静态几何尺寸是否达到到限值(200km/h)管理值；
45、最后，判断轨道动态监测中是否发现iv级偏差；通过以上条件判断隧道安全状态及提出对应采取措施的评估决策。
46、更进一步的，步骤e建立报警等级，将评估决策转换为报警等级进行直观输出，具体过程如下：
47、首先，建立黄级报警、橙级报警、红级报警，确定三个报警等级的报警条件；
48、然后，将终端与指挥控制系统联动，确定三个报警等级的联动措施。
49、更进一步的，步骤f按照上述步骤实时进行监测，并周期性对光纤监测装置进行人工复测，具体过程如下：
50、首先，确定复测周期，每间隔一个复测周期对光纤监测装置进行复测一次；
51、然后，采用全站仪对光纤监测装置中的光纤光栅倾斜装置进行人工复测；
52、再后，采用水准仪对光纤监测装置中的光纤光栅静力水准装置进行人工复测；
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【技术保护点】
1.盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤A在高铁隧道和盾构隧道处安装布设光纤监测装置，包括隧道内监测装置的安装，具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤A在高铁隧道和盾构隧道处安装布设光纤监测装置，包括隧道外监测装置的安装，具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤B将布设好的光纤监测装置与处理终端建立数据通信，具体过程如下：
5.根据权利要求1所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤C接收监测数据，对监测数据中的数据异常值进行剔除，具体过程如下：
6.根据权利要求1所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤C进行监测数据的初步处理和整编，得到初步处理监测数据，具体过程如下：
7.根据权利要
8.根据权利要求1所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤D得到包括工程安全状态和应采取措施的评估决策，具体过程如下：
9.根据权利要求1所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤E建立报警等级，将评估决策转换为报警等级进行直观输出，具体过程如下：
10.根据权利要求1所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤F按照上述步骤实时进行监测，并周期性对光纤监测装置进行人工复测，具体过程如下：
...【技术特征摘要】
1.盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤a在高铁隧道和盾构隧道处安装布设光纤监测装置，包括隧道内监测装置的安装，具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤a在高铁隧道和盾构隧道处安装布设光纤监测装置，包括隧道外监测装置的安装，具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤b将布设好的光纤监测装置与处理终端建立数据通信，具体过程如下：
5.根据权利要求1所述的盾构穿越中既有高铁隧道光纤监测装置及数据处理方法，其特征在于：步骤c接收监测数据，对监测数据中的数据异常值进行剔除，具体过程如下：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：费瑞振，张春雷，张继清，王立暖，周吉涛，石波，林森斌，张鹏，王正松，曾佳亮，景佳亮，张晨明，张浩亮，龚贵清，林家桢，吴薪柳，李得昌，张建国，王彪，杨跃，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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