[发明专利]一种隧道围岩变形监测方法及其监测系统

说明书

本发明公开了一种隧道围岩变形监测方法及其监测系统，包括自动化数据采集系统、无线远程传输系统、计算机云端、工程项目管理中心、警示装置和后处理系统，自动化数据采集系统包括传感器、数据采集装置和短距离无线发射接收装置，计算机云端包括基站、远程无线运输装置和服务器，工程项目管理中心包括数据分析处理系统、管理中心和报表中心等处理系统，计算机云端与工程项目管理中心数据共享，警示装置收到预警信息后发出相应级别的预警，并根据预警级别判断是否向后处理系统发送预防措施信息。本发明可实现对隧道围岩实施全天候、实时连续的监测与预警，避免施工人员受到生命危险，减少机械设备损毁，提前预防围岩大变形产生的事故。

技术领域

本发明涉及隧道围岩监测技术领域，具体为一种隧道围岩变形监测方法及其监测系统。

背景技术

随着国家建设的快速发展，目前的公路、铁路隧道出现了一些新的特点：断面大、隧道长、地质条件复杂，隧道掘进面前方的不良地层条件极易引起隧道塌方、涌水。这些因素不仅在技术上给隧道施工带来极大的困难，也常常因突发事故导致人身伤亡、工期延误，从而造成巨大的经济损失，同时也引起了国家监管部门的高度重视。

目前用于隧道监测的方法及工具随着隧道跨度的不断增大或监测难度的不断增加，局限性越来越凸显，监测的精度和误差也越来越不能够满足要求，再者，目前的监测方法也不能进行实时监测，不具有自动报警或预警的功能，存在认为影响的因素。

另外，常规的一些监测仪器与方法也存在着一些根本性缺陷：点式测量，信息量少；难以实现分布式监测，往往会遗漏一些对工程安全致关重要的信息；耐久性差；易受强电磁场干扰，测量精度受到影响；不适合易燃、易爆、高温、雷击区等恶劣环境；不便远距离遥测和监控等。

随着科学技术的不断进步，为进一步提隧道工程监测信息的准确可靠，提高隧道参数监测手段的自动化程度，需要我们对监测设备、监测方法、监测手段等进行探索与研究，以实现隧道参数的监测由传统的监测设备、监测方法向智能结构系统转变。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道围岩变形监测方法及其监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种隧道围岩变形监测系统，包括自动化数据采集系统、无线远程传输系统、计算机云端、工程项目管理中心、警示装置和后处理系统，所述自动化数据采集系统包括传感器、数据采集装置和短距离无线发射接收装置，在所述传感器既有的数字接口和通信协议加装自组网通信模块，所述采集器内置符合IEEE 802.15.4无线协议的ZigBee嵌入式模块，所述自动化数据采集系统与警示装置连接，所述计算机云端包括基站、远程无线运输装置和服务器，所述传输系统采用WCDMA方式进行远程数据传输，并通过公网宽带接入所述系统服务器，所述工程项目管理中心包括数据分析处理系统、管理中心和报表中心等处理系统，所述计算机云端与自动化数据采集系统无线通信，并通过计算机云端与工程项目管理中心实现数据的共享，所述的警示装置收到所述服务器发来的预警信息后，根据所述预警信息发出相应级别的预警，并根据预警级别判断是否向所述后处理系统发送预防措施信息，所述后处理系统接收所述警示装置发来的预防措施信息并启动相应的预防措施。

进一步的，所述警示装置为指示灯，每个指示灯的发光颜色不同，不同的发光颜色表示不同的预警等级。

进一步的，所述的传感器节点具有微处理器和存储器，可对原始数据进行处理，剔除大量无效数据，大大减少需无线传输的数据量。

进一步的，所述的传感器监测内容包括变形监测、内力监测、裂缝监测和地下水位监测，所述的变形监测包括水平净空收敛、拱顶位移、土体分层竖向位移、周边地表位移、周边建筑位移、管线变形，所述的内力监测包括支护结构内力、锚杆轴力、围岩压力，裂缝监测包括隧道周边地表裂缝和建筑物裂缝、支护结构裂缝；所述的传感器可以根据测点所处位置选择合适的监测仪器和设备，所述的传感器优选地可选择光纤光栅传感器。