[发明专利]一种长期监测水工隧洞衬砌振动特性的装置

说明书

本发明公开了一种长期监测水工隧洞衬砌振动特性的装置，包括监测设备、光纤光栅振动传感器、水工隧洞围岩、锚杆，所述锚杆设置于所述水工隧洞围岩中，所述光纤光栅振动传感器设置于所述锚杆上，所述光纤光栅振动传感器的输出端与所述监测设备的输入端相连接。本发明装置充分利用了光纤光栅的优点，在隧洞挖掘施工过程以及运营过程中，通过对监测数据的分析，可以得知水工隧洞周围的岩体是否产生裂缝以及裂缝的发展趋势。

技术领域

本发明涉及一种长期监测水工隧洞衬砌振动特性的装置，属于光纤光栅传感技术领域。

背景技术

水工隧洞是水利水电枢纽中的重要组成部分。水工隧洞在开挖的过程中，常常伴有较大的变形，需要进行支护。因此全方位监测水工隧洞的裂缝发展趋势与支护方法相结合成为了洞室安全监测的重要手段之一。

目前，隧洞监测常用的仪器有钢筋计、测缝计、应变计，钢筋计主要是监测混凝土内部钢筋的受力情况，从而掌握钢筋的受力状态，防止钢筋屈服破坏。测缝计,适用于长期埋设在水工建筑物或其它混凝土建筑物内或表面，测量结构物伸缩缝或周边缝的开合度(变形)，并可同步测量埋设点的温度。加装配件可以组成多点位移计，基岩位移计等仪器设备。应变计主要是监测隧洞围岩的变形。但是这些方法比较单一，无法直接获得裂缝的相关数据，需要进行转化换算，从而造成相应的误差，并且单个仪器监测单个变量，使用操作比较麻烦。

光纤光栅技术传感是一种新型的监测方法。其基本原理是：光源通过光纤传入，经过光纤光栅传感器反射回特定波长的光到达光纤光栅调解分析仪，将光信号调解成电信号，处理换算成相应的信号。从而可以对相应的变量(变形、应力、位移)进行监测。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的技术缺陷，解决上述技术问题，提出一种长期监测水工隧洞衬砌振动特性的装置，将监测系统与水工隧洞支护相结合，测点数目多，测量精度高，可以对围岩变形进行监控分析，通过长期监控，可以得知裂缝的发展趋势，从而可以更好的做好防护措施。

本发明采用如下技术方案：一种长期监测水工隧洞衬砌振动特性的装置，其特征在于，包括监测设备、光纤光栅振动传感器、水工隧洞围岩、锚杆，所述锚杆设置于所述水工隧洞围岩中，所述光纤光栅振动传感器设置于所述锚杆上，所述光纤光栅振动传感器的输出端与所述监测设备的输入端相连接。

作为一种较佳的实施例，监测设备包括宽带光发射器、光纤光栅解调分析仪、手持设备PDA、中控室，宽带光发射器的输出端与光纤光栅振动传感器的输入端配合连接，光纤光栅振动传感器的输出端与光纤光栅解调分析仪的输入端配合连接，光纤光栅解调分析仪的输入输出端分别与手持设备PDA的输入输出端、中控室的输入输出端配合连接。

作为一种较佳的实施例，宽带光发射器输出的宽带光经过光纤光栅振动传感器反射回特定波长的光信号进入光纤光栅解调分析仪，光纤光栅解调分析仪将光信号调解呈电信号并处理换算成应变信号，应变信号分别传输给手持设备PDA、中控室。

作为一种较佳的实施例，锚杆的侧面开设有对称分布的凹槽，凹槽中铺设光纤光栅，光纤光栅连入光纤光栅振动传感器，并通过树脂胶对光纤光栅进行封装构成光纤光栅锚杆。

作为一种较佳的实施例，水工隧洞围岩上开设有若干孔洞，光纤光栅锚杆设置于孔洞中，通过注入锚杆砂浆固定光纤光栅锚杆。

作为一种较佳的实施例，光纤光栅锚杆在水工隧洞围岩内布设时沿逆时针0°、45°、90°、135°、180°的方向分别布置。

作为一种较佳的实施例，水工隧洞围岩的内衬壁上设置喷射混凝土，光纤光栅锚杆插入喷射混凝土中。

作为一种较佳的实施例，在水工隧洞的内壁铺设喷混支护件，沿喷混支护件设置有绑扎光纤，绑扎光纤分别通讯连接光纤光栅振动传感器、光纤光栅解调分析仪。