基于分布式光纖傳感的隧道地表沉降監(jiān)測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于隧道工程現(xiàn)場監(jiān)測技術領域，涉及一種基于分布式光纖傳感的隧 道地表沉降監(jiān)測裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著國家公路網(wǎng)建設的不斷完善及中西部大開發(fā)戰(zhàn)略的不斷推進，高速公路逐步 向崇山峻嶺地區(qū)邁進，淺埋、偏壓、大斷面隧道也隨之越來越多，且隧道穿越軟弱圍巖、滑 坡、巖溶等不良地質(zhì)的情況也越來越多，其在施工過程中圍巖穩(wěn)定性將面臨極大的挑戰(zhàn)。同 時，近年來我國城市地鐵隧道也越來越多，其不可避免的面臨穿越地表建筑物密集區(qū)、與現(xiàn) 有地下結(jié)構的立體交叉近接等復雜情況，其在施工過程中對地表沉降控制的要求較高。由 于隧道開挖對圍巖的應力擾動將延伸至地表處，圍巖的應力應變狀態(tài)將直接反映于地表沉 降，因此在隧道施工過程中對地表沉降的監(jiān)測具有極其重要的意義。
[0003] 目前，隧道地表沉降監(jiān)測主要采用常規(guī)的工程監(jiān)測手段，即在隧道地表布設基準 點及監(jiān)測點，利用精密水準儀和銦鋼尺進行量測，再計算分析得出各監(jiān)測點的沉降量。在實 際工程應用中，采用常規(guī)手段對隧道地表沉降監(jiān)測主要面臨以下三方面問題：
[0004] 1)適用范圍具有一定的局限性?，F(xiàn)有的地表沉降監(jiān)測方法主要有水準測量法、三 角高程測量法，但這兩種方法都有通視要求，極易受地形條件的限制，尤其在地表高低起伏 較大的山嶺地帶，其測量難度極大，測量精度難以保證;且在隧道地表植被茂盛的情況下， 常規(guī)地表沉降監(jiān)測手段幾乎無法開展工作。
[0005] 2)監(jiān)測過程費時費力。常規(guī)監(jiān)測手段需要人工架尺、讀數(shù)、記錄，當監(jiān)測點數(shù)量較 多時，其監(jiān)測過程需要耗費大量的人力；尤其在氣候較為惡劣的情況下，監(jiān)測工作難度極 大。
[0006] 3)無法實現(xiàn)自動化監(jiān)測及預警?，F(xiàn)有監(jiān)測手段無法完成持續(xù)的、不間斷的地表沉 降監(jiān)測，無法動態(tài)、實時的反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此無法實現(xiàn)對隧道地表沉降的監(jiān)測預警，不利 于隧道地表沉降的全過程分析，極易遺漏險情。鑒于此，從監(jiān)測效果、經(jīng)濟效益等方面綜合 考慮，現(xiàn)有地表沉降監(jiān)測技術已不能適應隧道工程建設的發(fā)展。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型針對現(xiàn)有隧道地表沉降監(jiān)測技術中存在的問題，進而提供了一種可操 作性強以及成本較低的基于分布式光纖傳感的隧道地表沉降監(jiān)測裝置。
[0008] 本實用新型的目的是通過以下技術手段實現(xiàn)的：
[0009] -種基于分布式光纖傳感的隧道地表沉降監(jiān)測裝置，其特征在于:所述基于分布 式光纖傳感的隧道地表沉降監(jiān)測裝置包括分布式光纖、設置在距隧道軸線水平距離3~5倍 隧道洞徑的基準點以及以隧道軸線為軸呈對稱狀等間距分布的多個監(jiān)測點;所述基準點以 及監(jiān)測點均設置有安裝基座，所述分布式光纖設置在基準點以及監(jiān)測點的安裝基座中并將 基準點與監(jiān)測點相連通。
[0010] 作為優(yōu)選，本實用新型所采用的安裝基座包括混凝土底座、固定支架、套管以及空 心圓管;所述套管套裝在空心圓管外部;所述套管的管壁通過固定支架與混凝土底座相連； 所述空心圓管的內(nèi)壁開設有第一凹槽、第二凹槽以及第三凹槽;所述第一凹槽與第二凹槽 以及第三凹槽之間的夾角分別是180°以及90° ;所述第一凹槽、第二凹槽以及第三凹槽中均 布設有一根分布式光纖。
[0011] 作為優(yōu)選，本實用新型所采用的安裝基座還包括填充在空心圓管中的環(huán)氧樹脂膠 以及設置在空心圓管兩端部的止膠塞。
[0012] 作為優(yōu)選，本實用新型所采用的混凝土底座的縱向截面呈梯形，所述混凝土底座 的上底邊長不大于40cm，所述混凝土底座的下底邊長不大于20cm，所述混凝土底座的高度 不大于50 cm，所述混凝土底座的埋置深度不小于1.5m。
[0013] 作為優(yōu)選，本實用新型所采用的空心圓管的長度不大于10cm，所述空心圓管的外 徑不大于6cm，所述空心圓管的內(nèi)徑不大于5cm，所述空心圓管內(nèi)壁上開設的第一凹槽、第二 凹槽以及第三凹槽的橫截面尺寸均為3mm X 3mm。
[0014] 作為優(yōu)選，本實用新型所采用的分布式光纖是緊包護套應變感測光纜，所述分布 式光纖的纖芯外側(cè)封裝有聚氨酯彈性材料保護層，所述分布式光纖的直徑是2mm，重量是 2kg/km〇
[0015] 本實用新型與現(xiàn)有監(jiān)測技術相比，其顯著優(yōu)點是：
[0016] 本實用新型提供了一種基于分布式光纖傳感的隧道地表沉降監(jiān)測裝置，該監(jiān)測裝 置主要包括基準點、分布式光纖、監(jiān)測點，其中基準點主要包括混凝土底座、固定支架、套 管、空心圓管、環(huán)氧樹脂膠、止膠塞?；鶞庶c布設在距隧道軸線水平距離3~5倍洞徑的位置； 監(jiān)測點以隧道軸線為軸呈對稱狀等間距分布;套管下方設置有固定支架及混凝土底座;空 心圓管固定在套管內(nèi)部;空心圓管內(nèi)側(cè)設置有3個凹槽，每個凹槽內(nèi)布設1根分布式光纖;空 心圓管兩端設置有止膠塞;空心圓管內(nèi)部注入環(huán)氧樹脂膠，將分布式光纖與空心圓管粘結(jié) 為一體。通過測量分布式光纖的應變值，即可確定各監(jiān)測點與基準點之間的相對距離變化， 進而實現(xiàn)隧道地表沉降的在線、動態(tài)、實時監(jiān)測。具體而言，本實用新型具有以下優(yōu)點：1)能 夠?qū)崿F(xiàn)隧道地表沉降的自動化監(jiān)測，極大提高了監(jiān)測效率，節(jié)省了人力，且能夠?qū)崟r、動態(tài) 的反饋地表沉降信息，實現(xiàn)對地表沉降的預警;2)本實用新型的工作穩(wěn)定性好、適用性強， 不易受工作環(huán)境及人工的影響，其監(jiān)測精度較高；3)本實用新型實施步驟簡單、可操作性 強、成本較低，具有較好的社會經(jīng)濟效益及推廣價值。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型所提供的隧道地表沉降監(jiān)測裝置結(jié)構示意圖；
[0018] 圖2為本實用新型所采用的基準點結(jié)構示意圖；
[0019] 圖3為本實用新型所采用的空心圓管及分布式光纖結(jié)構示意圖；
[0020] 圖4為本實用新型所采用的地表沉降計算模型示意圖；
[0021] 附圖標記說明如下：
[0022] 1-基準點；2-分布式光纖;3-監(jiān)測點；4-混凝土底座;5-固定支架;6-套管;7-空心 圓管;8-止膠塞;9-環(huán)氧樹脂膠;10-凹槽;11-1號光纖;12-2號光纖;13-3號光纖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本實用新型的裝置做進一步的詳細說明：
[0024] 參見圖1、圖2以及圖3,本實用新型提供了一種基于分布式光纖傳感的隧道地表沉 降監(jiān)測裝置，該裝置主要包括基準點1、分布式光纖2、監(jiān)測點3;基準點1主要包括混凝土底 座4、固定支架5、套管6、空心圓管7、止膠