[发明专利]隧道预支护壳体内力及其背后土压力实时监测系统及方法

权利要求书

1.隧道预支护壳体内力及其背后土压力实时监测系统，其特征在于，包括：

若干组监测元器件组，沿隧道预支护壳体弧形走向间隔布设，且位于同一隧道横断面内；其中，所述监测元器件组包括土压力盒（2）和应变计（3），所述土压力盒（2）和应变计（3）均通过支架安装在监测点位上；

信号采集与传输装置（13），与多组所述监测元器件组数据连接；

数据汇聚装置（15），通过无线网络与所述信号采集与传输装置（13）连接；及

数据处理及控制终端（17），与所述数据汇聚装置（15）连接，用于对监测数据进行分析和处理，计算得到各监测元器件组的受力值，并图形化展示各个监测断面与隧道整体的受力状态；

所述支架为棱柱状支架（1）；

所述棱柱状支架（1）包括若干根竖杆（4），相邻的竖杆之间通过横杆（5）连接；

所述棱柱状支架（1）顶端朝向预切槽壁外侧土体，底端朝向隧道的中心线；

所述土压力盒（2）安装在所述棱柱状支架（1）的顶端，且其测量面与预切槽壁外侧土体接触；

所述应变计（3）安装在所述横杆（5）上，且应变计的轴向平行于隧道开挖弧线的切线方向；

隧道横断面内的所述隧道预支护壳体（9）上敷设有防护套管（8），所述防护套管（8）分别与多个所述棱柱状支架（1）连接；

所述棱柱状支架（1）为三棱柱支架，由三根竖杆（4）围成，相邻 竖杆（4）的上部和下部均通过横杆（5）连接；

所述土压力盒（2）安装在所述三棱柱支架的顶端，位于三根竖杆（4）的内部，所述土压力盒（2）的测量面凸出所述竖杆（4）的端部；

上部和下部相对应的横杆（5）上均安装一个应变计（3）。

2.隧道预支护壳体内力及其背后土压力实时监测方法，其特征在于，使用权利要求1所述的隧道预支护壳体内力及其背后土压力实时监测系统，具体包括以下步骤：

制作棱柱状支架（1），将土压力盒（2）和应变计（3）分别安装到所述棱柱状支架（1）上；

将安装土压力盒（2）和应变计（3）后的棱柱状支架（1）放入预支护壳体（9）上的预留切槽中的监测点位；

将土压力盒（2）和应变计（3）的测线（6）通过敷设好的防护套管（8）连接至信号采集与传输装置（13）；

信号采集与传输装置（13）通过无线网络连接数据汇聚装置（15）；

数据汇聚装置（15）连接数据处理及控制终端（17）；

数据处理及控制终端（17）接收各个土压力盒（2）和应变计（3）的测量数据，并进行存储、处理和分析，生成隧道各监测断面及隧道整体受力状态图。

3.如权利要求2所述的隧道预支护壳体内力及其背后土压力实时监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

显示所述各监测断面及隧道整体受力状态图；

根据所述各监测断面及隧道整体受力状态图判断每个监测点位的受力情况：

当监测点位的受力控制值达到预定受力控制值的70%时，在所述受力状态图中将该监测点位对应的预警灯设置为黄色闪烁；

当监测点位的受力控制值达到预定受力控制值的85%时，在所述受力状态图中将该监测点位对应的预警灯设置为橙色闪烁；

当监测点位的受力控制值达到预定受力控制值的100%时，在所述受力状态图中将该监测点位对应的预警灯设置为红色闪烁。