[发明专利]隧道监测系统及隧道监测方法

权利要求书

1.一种隧道监测系统，其特征在于，包括：

隧道(10)；

混凝土层(20)，所述混凝土层(20)铺设在所述隧道(10)的壁面上；

多个光纤监测件(30)，所述光纤监测件(30)设置在所述混凝土层(20)内；

解调仪，所述光纤监测件(30)与所述解调仪连接。

2.根据权利要求1所述的隧道监测系统，其特征在于，所述隧道监测系统还包括防水层(40)，所述防水层(40)设置在所述隧道(10)的壁面与所述混凝土层(20)之间。

3.根据权利要求2所述的隧道监测系统，其特征在于，所述隧道监测系统还包括挡板(50)，所述挡板(50)设置在所述混凝土层(20)远离所述隧道(10)的壁面的一侧以对所述混凝土层(20)进行固定。

4.根据权利要求3所述的隧道监测系统，其特征在于，所述光纤监测件(30)包括：

光纤传感器(31)，所述光纤传感器(31)与所述解调仪连接；

至少两个支撑格栅(32)，各所述支撑格栅(32)叠置以在二者之间形成容纳所述光纤传感器(31)的空间。

5.根据权利要求4所述的隧道监测系统，其特征在于，所述光纤传感器(31)的一部分位于所述空间内以感应应变和温度变化，所述光纤传感器(31)的另一部分位于所述空间外仅感应温度变化。

6.根据权利要求5所述的隧道监测系统，其特征在于，所有所述光纤监测件(30)中的所述光纤传感器(31)包括至少一根光纤，一部分所述光纤沿所述支撑格栅(32)的梁结构盘绕在所述空间内，另一部分所述光纤由所述空间内绕出并沿所述支撑格栅(32)的梁结构盘绕在所述空间外，且盘绕在所述空间外的所述光纤的一端连接至所述解调仪。

7.根据权利要求5所述的隧道监测系统，其特征在于，所述光纤监测件(30)包括固定框，所述固定框设置在所述支撑格栅(32)的周围，且所述固定框固定设置在所述挡板(50)上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的隧道监测系统，其特征在于，沿所述隧道(10)的延伸方向依次间隔设置有多个所述光纤监测件(30)。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的隧道监测系统，其特征在于，沿所述隧道(10)的横截面的弯折方向依次间隔设置有多个所述光纤监测件(30)。

10.一种隧道监测方法，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项的所述隧道监测系统对隧道(10)的受力情况进行监测，所述隧道监测方法包括：

当所述隧道(10)受力时，与所述隧道(10)的受力段相对应的光纤监测件(30)的光纤传感器(31)的布里渊频率v_B(ε)与光纤应变量ε之间的关系为：

其中，v_B(0)为所述光纤传感器(31)无应变时的布里渊频率，单位为赫兹，v_B(ε)为所述光纤传感器(31)产生应变时的布里渊频率，单位为赫兹，C₁₁为应变系数

11.根据权利要求10所述的隧道监测方法，其特征在于，当所述隧道(10)受力时，所述光纤传感器(31)受力的位置与所述光纤传感器(31)的入射端之间的距离Z通过下式计算：

其中，c为真空中的光速，单位为米每秒，n为光纤的折射率，t为解调仪发出脉冲光与接收到散射光之间的时间间隔，单位为秒。

12.根据权利要求10所述的隧道监测方法，其特征在于，

当所述光纤监测件(30)采集到的所述隧道(10)的应变数据的变化量大于预设标准值时，所述隧道(10)存在风险；

当所述光纤监测件(30)采集到的所述隧道(10)的应变数据的变化量小于或等于所述预设标准值时，所述隧道(10)安全。

13.根据权利要求10所述的隧道监测方法，其特征在于，所述隧道监测方法还包括在开始监测前的施工步骤，所述施工步骤包括：

待所述隧道(10)开凿完成后，在所述隧道(10)的壁面上铺设防水层(40)；

沿所述隧道(10)的壁面设置挡板(50)，且所述挡板(50)与所述防水层(40)之间预留有间隙；

在所述间隙内安装所述光纤监测件(30)后，向所述间隙内注入混凝土，并使所述混凝土充满所述间隙。