專利名稱：一種隧道變形監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種隧道圍巖變形監(jiān)測的隧道變形監(jiān)測裝置。技術(shù)領(lǐng)域我們國家山區(qū)多、地質(zhì)條件復雜，隨著公路、鐵路以及水利和能源的等基礎設施的建設，隧道的挖掘也越來越多，但由于地質(zhì)條件的復雜性，在隧道的挖掘以及隧道建成后運行狀態(tài)的監(jiān)測都是非常急需解決的問題。中國專利申請?zhí)?01010595164.5《隧道圍巖變形分布式光纖超前監(jiān)測方法》的文中揭示了一種采用光纖布里淵反射法實時分布式監(jiān)測的裝置，其監(jiān)測方法和裝置簡單有效，并具有抗干擾和分布式監(jiān)測的能力，但由于采用了布里淵反射計而使整個監(jiān)測裝置成本較高，在實際使用中推廣困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種隧道變形監(jiān)測裝置，其基于微彎光纖傳感原理，除繼承了微彎光纖傳感技術(shù)的精度高、抗電磁干擾、成本低等優(yōu)點的同時,也大幅度降低了監(jiān)測系統(tǒng)的整體成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:包括沿隧道的圍巖內(nèi)或沿隧道內(nèi)表面縱向設置且與隧道緊密貼合并隨隧道變形而同步變形的至少一根管道，所述管道與隧道通過粘結(jié)、焊接或掛鉤方式固定在一起，所述管道內(nèi)設置有光纖彎曲傳感單元，所述管道的一端連接有測試單元；所述光纖彎曲傳感單元包括曲線形支架以及連續(xù)布設在所述曲線形支架上相對兩側(cè)的多個變形齒一和多個變形齒二，所述變形齒一和變形齒二之間夾持有信號光纖，所述多個變形齒一和多個變形齒二呈交錯對應布設且二者的頭部之間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道，所述變形齒一和變形齒二對應布設在信號光纖的兩側(cè)；所述測試單元與信號光纖相接且對信號光纖中的光信號功率變化量進行同步測試與分析處理。上述的一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:所述測試單元與信號光纖通過光纜連接。上述的一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:所述曲線形支架為曲線形殼體、彈簧、波紋管或柱體。上述的一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:所述管道為金屬管、非金屬管或金屬-非金屬復合管。上述的一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:所述光纜為單層或雙層金屬光纜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:1、結(jié)構(gòu)簡單、加工制作簡便、投入成本低且使用方式靈活、精度高。2、通過采用基于光纖微彎傳感技術(shù)的監(jiān)測裝置可以提高測試精度，并具有良好的抗電磁干擾能力、耐腐蝕性，同時具有良好的抗震能力，適于實際工程環(huán)境條件。
3、其全封閉的光路檢測系統(tǒng)，提高了光纖傳感單元的穩(wěn)定性、可靠性，增加了光纖傳感裝置的安全性，并適于應用在易燃易爆的場所。綜上所述，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、設計合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、精度高、監(jiān)測動態(tài)范圍大，實用價值高，并適于易燃易爆及強電磁干擾環(huán)境，適應隧道工程和運行的實際環(huán)境條件。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實施例1中曲線形測試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為實施例1中曲線形支架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為實施例2中曲線形測試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為實施例3中曲線形測試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5中A處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為實施例4中曲線形測試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為圖7的A-A剖視圖。圖9為實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明:1-光纜；2-管道；3-隧道；4-1-變形齒一；4-2-變形齒二； 5-測試單元；6-光纖彎曲傳感單元；19-曲線型殼體； 33-信號光纖；36-柱體；37-縫隙。38-彈簧；40-波紋管；42-管壁；
具體實施例方式實施例1如圖1、2和3所示，一種隧道變形監(jiān)測裝置，包括沿隧道3內(nèi)表面縱向設置且與隧道3緊密貼合并隨隧道3變形而同步變形的至少一根管道2，所述管道2與隧道3通過粘結(jié)、焊接或掛鉤方式固定在一起，所述管道2內(nèi)設置有光纖彎曲傳感單元6，所述管道2的一端連接有測試單元5 ;所述光纖彎曲傳感單元6包括曲線形支架以及連續(xù)布設在所述曲線形支架上相對兩側(cè)的多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2，所述變形齒一 4-1和變形齒二 4-2之間夾持有信號光纖33，所述多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2呈交錯對應布設且二者的頭部之間形成供一個或多個信號光纖33穿過的曲線形通道，所述變形齒一 4-1和變形齒二 4-2對應布設在信號光纖33的兩側(cè)；所述測試單元5與信號光纖33相接且對信號光纖33中的光信號功率變化量進行同步測試與分析處理。本實施例中，所述測試單元5與信號光纖33通過光纜I連接，且所述光纜I為單層或雙層金屬光纜。本實施例中，所述管道2為金屬管、非金屬管或金屬-非金屬復合管。
本實施例中，曲線形支架為曲線型殼體19，多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2對應布設在曲線形殼體19的內(nèi)壁上，信號光纖33的一部分穿過管道2并通過光纜I與測試單元5連接。當隧道3變形時，管道2也隨之變形，從而使布設于曲線形殼體19內(nèi)的變形齒一
4-1與變形齒二 4-2齒間的距離改變，變形齒一 4-1與變形齒二 4-2齒間的距離改變導致夾持于兩者之間的信號光纖33的彎曲曲率變化，信號光纖33的彎曲曲率變化使傳輸于信號光纖33內(nèi)的光信號功率變化，通過光纜I后測試單元5測得該變化信號并經(jīng)計算得到曲線形殼體19的彎曲狀態(tài)，從而得到隧道3變形大小，當測試單元5采用的是光適于反射計時，可監(jiān)測到管道變形的位置，從而達到分布式監(jiān)測的目的。實施例2如圖4所示，本實施例與實施例1不同的是:所述曲線形測試通道6中包含的曲線形支架為彈簧38，多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2對應布設在彈簧38中相鄰兩圈彈簧絲之間，且變形齒一 4-1和變形齒二 4-2相互交錯布設。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。實施例3如圖5和6所示，本實施例與實施例1不同的是:所述曲線形測試通道6中包含的曲線形支架為波紋管40，變形齒一 4-1和變形齒二 4-2對應布設在波紋管40的管壁42上內(nèi)凹處的相對兩個側(cè)面上，且變形齒一 4-1和變形齒二 4-2相互交錯布設。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。實施例4如圖7和8所示，本實施例與實施例1不同的是:所述曲線形支架10為柱體36，在柱體36的側(cè)壁上分布有縫隙37，在縫隙37的上下兩側(cè)布設有相互交錯對應的變形齒一
4-1和變形齒二 4-2。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。實施例5如圖9所示，本實施例與實施例1不同的是:在隧道3的圍巖內(nèi)、沿隧道3縱向安置有與隧道3緊密貼合且隨隧道3變形而同步變形的至少一根管道2。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:包括沿隧道(3)的圍巖內(nèi)或沿隧道(3)內(nèi)表面縱向設置且與隧道(3)緊密貼合并隨隧道(3)變形而同步變形的至少一根管道(2)，所述管道(2)與隧道(3)通過粘結(jié)、焊接或掛鉤方式固定在一起，所述管道(2)內(nèi)設置有光纖彎曲傳感單元出)，所述管道(2)的一端連接有測試單元(5);所述光纖彎曲傳感單元(6)包括曲線形支架以及連續(xù)布設在所述曲線形支架上相對兩側(cè)的多個變形齒一(4-1)和多個變形齒二(4-2)，所述變形齒一(4-1)和變形齒二(4-2)之間夾持有信號光纖(33)，所述多個變形齒一(4-1)和多個變形齒二(4-2)呈交錯對應布設且二者的頭部之間形成供一個或多個信號光纖(33)穿過的曲線形通道，所述變形齒一(4-1)和變形齒二(4-2)對應布設在信號光纖(33)的兩側(cè)；所述測試單元(5)與信號光纖(33)相接且對信號光纖(33)中的光信號功率變化量進行同步測試與分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:所述測試單元(5)與信號光纖(33)通過光纜(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:所述曲線形支架為曲線形殼體、彈簧、波紋管或柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:所述管道(2)為金屬管、非金屬管或金屬-非金屬復合管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種隧道變形監(jiān)測裝置，其特征在于:所述光纜(I)為單層或雙層金屬光纜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隧道變形監(jiān)測裝置，在隧道內(nèi)的表面上或在隧道的圍巖內(nèi)、沿隧道的縱向安置有與隧道緊密貼合且隨隧道變形而同步變形的至少一根管道，在所述的管道內(nèi)安置有光纖彎曲傳感單元，在管道的一端安置有測試單元；所述光纖彎曲傳感單元包括曲線形支架以及連續(xù)布設在所述曲線形支架上相對兩側(cè)的多個變形齒一和多個變形齒二，在所述的變形齒一和變形齒二間夾持有信號光纖，所述多個變形齒一和多個變形齒二呈交錯對應布設且二者的頭部之間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道；所述的測試單元與信號光纖相接且對信號光纖中的光信號功率變化量進行同步測試與分析處理。本發(fā)明裝置適應隧道工程和運行的實際環(huán)境條件。
文檔編號G01B11/16GK103162636SQ20111040702
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者杜兵 申請人:西安金和光學科技有限公司