[发明专利]隧道监测系统及隧道监测方法

说明书

本发明提供了一种隧道监测系统及隧道监测方法。其中，隧道监测系统包括：隧道；混凝土层，混凝土层铺设在隧道的壁面上；多个光纤监测件，光纤监测件设置在混凝土层内；解调仪，光纤监测件与解调仪连接。本发明解决了现有技术中的隧道的安全状态监测不方便的问题。

技术领域

本发明涉及隧道监测技术领域，具体而言，涉及一种隧道监测系统及隧道监测方法。

背景技术

目前隧道施工中，普遍存在隧道顶板局部下沉的问题，隧道中拱顶的局部下沉可能引发隧道及周边建筑设施的重大安全风险或事故，但目前隧道安全检测技术手段、标准建设等方面仍处于探索阶段，使用的监测方法操作复杂、效率不高，且往往不能进行实时有效的监测，将现场状况实时的反馈出来。

目前主要的监测方法还是采用全站仪人工监测，然而，全站仪的监测需要人工逐点监测，耗时耗力，且不能实时监测，同时，监测精度与工作人员的操作有关，导致其测量误差较大，这导致了由于隧道局部沉降引起的工程事故频繁发生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种隧道监测系统及隧道监测方法，以解决现有技术中的隧道的安全状态监测不方便的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种隧道监测系统，包括：隧道；混凝土层，混凝土层铺设在隧道的壁面上；多个光纤监测件，光纤监测件设置在混凝土层内；解调仪，光纤监测件与解调仪连接。

进一步地，隧道监测系统还包括防水层，防水层设置在隧道的壁面与混凝土层之间。

进一步地，隧道监测系统还包括挡板，挡板设置在混凝土层远离隧道的壁面的一侧以对混凝土层进行固定。

进一步地，光纤监测件包括：光纤传感器，至少两个支撑格栅，各支撑格栅叠置以在二者之间形成容纳光纤传感器的空间。

进一步地，光纤传感器的一部分位于空间内以感应应变和温度变化，光纤传感器的另一部分位于空间外仅感应温度变化。

进一步地，所有光纤监测件中的光纤传感器包括至少一根光纤，一部分光纤沿支撑格栅的梁结构盘绕在空间内，另一部分光纤的由空间内绕出并沿支撑格栅的梁结构盘绕在空间外，且盘绕在空间外的光纤的一端连接至解调仪。

进一步地，光纤监测件包括固定框，固定框设置在支撑格栅的周围，且固定框固定设置在挡板上。

进一步地，沿隧道的延伸方向依次间隔设置有多个光纤监测件。

进一步地，沿隧道的横截面的弯折方向依次间隔设置有多个光纤监测件。

根据本发明的另一方面，提供了一种隧道监测方法，采用上述隧道监测系统对隧道的受力情况进行监测，隧道监测方法包括：当隧道受力时，与隧道的受力段相对应的光纤监测件的光纤传感器的布里渊频率v_B(ε)与光纤应变量ε之间的关系为：

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

进一步地，当隧道受力时，光纤传感器受力的位置与光纤传感器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。

进一步地，当光纤监测件采集到的隧道的应变数据的变化量大于预设标准值时，隧道存在风险；当光纤监测件采集到的隧道的应变数据的变化量小于或等于预设标准值时，隧道安全。