[发明专利]一种隧道二次衬砌变形实时监测系统

说明书

本申请提供了一种隧道二次衬砌变形实时监测系统，该系统包括：三维变形监测仪和管理分析模块，三维变形监测仪埋设于隧道二衬内或隧道表面，三维变形监测仪内设有首尾依次相接的、可任意弯折的多个监测单元，且多个监测单元并行电连接；多个监测单元与隧道的多个监测点一一对应；其中，监测单元用于对隧道进行监测，以获取监测单元对应的监测点处的监测数据，响应于监测单元获取的监测数据大于预设阈值，监测单元向管理分析模块发送触发信号；管理分析模块与三维变形监测仪通讯连接，响应于管理分析模块接收到触发信号，管理分析模块修改监测参数并发送至对应的监测单元，以由对应的监测单元根据修改后的监测参数对隧道进行监测。

技术领域

本申请涉及隧道监测工程技术领域，特别涉及一种隧道二次衬砌变形实时监测系统。

背景技术

随着公路建设进程的不断推进，目前我国公路隧道已经从建设初期逐渐进入运营期，国内特长隧道的数量及里程均在不断增加。据交通运输部2020年数据显示，截止2019年我国公路隧道数量为19067座，同比增长7.5％，隧道总成的达到1896.66万米，同比增长10％，与2009年的总里程相比，增长了381.14％。其中，公路特长隧道数量增长至1175座，公路特长隧道长度达到521.75万米；公路长隧道数量达到4784座，隧道总长度为826.31万米。且公路隧道呈现出向特长和10km以上超长隧道发展的趋势，从公路隧道设计理念上来看，基本上已从荷载-结构理论转化到了围岩-结构理论，同时更加重视安全运营环境与工程环境的保护。

围岩变形是直接与稳定状态相联系的宏观物理量，是岩体开挖时的行为功能发出的信息，是工程围岩稳定性的真实反映。利用施工过程中围岩变形信息进行反分析可预测前进方向可能出现的围岩稳定性问题，在安全施工和优化设计中具有重要意义。我国的公路隧道的设计理念及施工工艺仍以新奥法为主，采用复合式衬砌的围岩支护形式，分为初支和二次衬砌。隧道二衬是隧道支护结构永久性承载的一部分，因而二衬质量也凸显隧道的使用寿命和安全性状况。因此，需要对隧道二衬结构进行长期的安全监测和健康评定，包括对二衬结构的应力、变形和温度等物理指标进行监测，其中又以变形监测最为重要。目前所采用的隧道变形监测技术和装置存在无法实时自动连续化检测、无法长距离和对不规则端面形状监测、集成化精度不高于稳定性不良等局限性。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种隧道二次衬砌实时监测系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种隧道二次衬砌实时监测系统，包括：三维变形监测仪和管理分析模块，三维变形监测仪埋设于隧道二衬内或隧道表面，三维变形监测仪内设有首尾依次相接的、可任意弯折的多个监测单元，且多个监测单元并行电连接；多个监测单元与隧道的多个监测点一一对应；其中，监测单元用于对隧道进行监测，以获取监测单元对应的监测点处的监测数据，响应于监测单元获取的监测数据大于预设阈值，监测单元向管理分析模块发送触发信号；管理分析模块与三维变形监测仪通讯连接，响应于管理分析模块接收到触发信号，管理分析模块修改监测参数并发送至对应的监测单元，以由对应的监测单元根据修改后的监测参数对隧道进行监测。

在本申请的任一可选实施例中，监测数据包括监测点的位移、角度、振动频率、振幅、温度中的至少一种。

在本申请的任一可选实施例中，监测单元包括：重力加速度传感器和数据处理单元，重力加速度传感器用于对监测点的坐标数据进行实时采集，并发送至数据处理单元；数据处理单元根据重力加速度传感器X、Y、Z轴向的分量，分别计算重力加速度传感器对应的监测单元在竖直方向、水平方向的竖直夹角、水平夹角；并根据竖直夹角、水平夹角以及对应的重力加速度传感器的长度，分别计算监测单元在竖直方向、水平方向的竖直位移、水平位移；根据竖直位移、水平位移计算监测单元对应的监测点的位移；其中，X轴向定义为垂直隧道轴向的水平方向；Y轴向定义为隧道轴方向，Z轴向定义为垂直方向。