本發(fā)明涉及工程建筑領(lǐng)域，具體而言，涉及一種隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)和用于隧道的沉降監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

隨著鐵路公路等隧道的大量修建，隧道坍塌等事故時(shí)有發(fā)生，加強(qiáng)隧道安全監(jiān)測勢在必行?，F(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)隧道最重要的監(jiān)測對(duì)其隧道頂部沉降的監(jiān)測。目前主要的方式方法還是采用全站儀人工監(jiān)測，然而，全站儀的監(jiān)測需要人工逐點(diǎn)監(jiān)測，耗時(shí)耗力，且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)，監(jiān)測精度與工作人員的操作有關(guān)，導(dǎo)致其測量誤差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)和用于隧道的沉降監(jiān)測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)隧道的沉降監(jiān)測精度低且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)，包括安裝組件和至少一個(gè)光纖光柵拉線傳感器，光纖光柵拉線傳感器與解調(diào)儀連接，安裝組件包括：多個(gè)連接件，設(shè)置在隧道的頂部，一個(gè)光纖光柵拉線傳感器的連接線連接在一個(gè)連接件上；至少一個(gè)定位件，設(shè)置在隧道的內(nèi)壁上，連接線被定位件定位以使光纖光柵拉線傳感器安裝在靠近隧道內(nèi)壁的一側(cè)。

進(jìn)一步地，定位件設(shè)置在隧道的頂部和底部之間的內(nèi)壁上。

進(jìn)一步地，定位件為輪狀結(jié)構(gòu)，連接線繞經(jīng)輪狀結(jié)構(gòu)后與連接件連接。

進(jìn)一步地，定位件為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，連接線穿過環(huán)狀結(jié)構(gòu)的中心孔后與連接件連接。

進(jìn)一步地，連接件為光纖光柵沉降管，多個(gè)光纖光柵沉降管沿隧道的施工方向依次設(shè)置，且光纖光柵沉降管的施工方向與隧道的施工方向同向，光纖光柵沉降管與解調(diào)儀連接。

進(jìn)一步地，光纖光柵沉降管包括：管狀件；設(shè)置在管狀件的內(nèi)表面的四個(gè)光纖光柵，以隧道為參照，四個(gè)光纖光柵兩兩一組分別位于管狀件的上下兩側(cè)，且同組內(nèi)的兩個(gè)光纖光柵沿管狀件的軸向間隔設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于隧道的沉降監(jiān)測方法，采用上述的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)，沉降監(jiān)測方法包括：步驟s1：隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)安裝在隧道已二襯施工完畢部分與隧道掌子面之間；步驟s2：隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的光纖光柵拉線傳感器用于監(jiān)測隧道的頂部沉降值ω；步驟s3：將頂部沉降值ω與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)沉降值ω0進(jìn)行比較，以確定隧道是否會(huì)發(fā)生壓塌。

進(jìn)一步地，在步驟s1中，部分或全部連接件上連接有光纖光柵拉線傳感器。

進(jìn)一步地，隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的連接件為光纖光柵沉降管，在步驟s1中，沿隧道的施工方向順次將多個(gè)光纖光柵沉降管連接在隧道的頂部，其中，以靠近隧道已二襯施工完畢部分的一個(gè)光纖光柵沉降管為起始監(jiān)測件，并以起始監(jiān)測件的靠近隧道已二襯施工完畢部分的一端為頂部監(jiān)測起點(diǎn)o，將一個(gè)光纖光柵拉線傳感器的連接線連接至頂部監(jiān)測起點(diǎn)o；在步驟s2中，與頂部監(jiān)測起點(diǎn)o連接的光纖光柵拉線傳感器，用于監(jiān)測頂部監(jiān)測起點(diǎn)o的起點(diǎn)沉降值ω1。

進(jìn)一步地，在步驟s2中，除頂部監(jiān)測起點(diǎn)o以外的監(jiān)測點(diǎn)的中間沉降值ω2由光纖光柵沉降管的監(jiān)測值和起點(diǎn)沉降值ω1共同確定。

進(jìn)一步地，中間沉降值ω2的確定方法包括：設(shè)置頂部監(jiān)測起點(diǎn)o的起始監(jiān)測件的另一端的中間沉降值ω2為起點(diǎn)沉降值ω1與起始監(jiān)測件的監(jiān)測值之和；其余的光纖光柵沉降管的靠近隧道掌子面一端的中間沉降值ω2為上一個(gè)光纖光柵沉降管的中間沉降值ω'2與該光纖光柵沉降管的監(jiān)測值之和。

進(jìn)一步地，在步驟s1中，根據(jù)隧道已二襯施工完畢部分與隧道掌子面之間的距離，確定使用的連接件的個(gè)數(shù)。

進(jìn)一步地，在步驟s3中，當(dāng)頂部沉降值ω大于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)沉降值ω0時(shí)，隧道存在風(fēng)險(xiǎn)；或當(dāng)頂部沉降值ω小于或等于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)沉降值ω0時(shí)，隧道安全。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括安裝組件和至少一個(gè)光纖光柵拉線傳感器。光纖光柵拉線傳感器與解調(diào)儀連接。其中，安裝組件包括多個(gè)連接件和至少一個(gè)定位件。多個(gè)連接件設(shè)置在隧道的頂部，至少一個(gè)光纖光柵拉線傳感器的連接線連接在一個(gè)連接件上。定位件設(shè)置在隧道的內(nèi)壁上，連接線被定位件定位以使光纖光柵拉線傳感器安裝在靠近隧道內(nèi)壁的一側(cè)。

這樣，連接件與隧道的頂部的沉降情況一致，且光纖光柵拉線傳感器的連接線連接在連接件上，則與解調(diào)儀連接的光纖光柵拉線傳感器能夠通過連接件實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道頂部的沉降值。在使用光纖光柵拉線傳感器對(duì)隧道的頂部進(jìn)行沉降監(jiān)測的過程中，光纖光柵拉線傳感器安裝在靠近隧道內(nèi)壁的一側(cè)，則光纖光柵拉線傳感器不會(huì)影響到工作人員的正常施工。本申請中的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測隧道的沉降情況，預(yù)防隧道坍塌事故的發(fā)生，從而提高隧道的使用安全系數(shù)。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的實(shí)施例應(yīng)用于隧道沉降監(jiān)測的剖視圖；以及

圖2示出了圖1中的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)應(yīng)用于隧道沉降監(jiān)測的另一角度的剖視圖；

圖3示出了圖1中的光纖光柵拉線傳感器的剖視圖；以及

圖4示出了圖3中的接線結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、殼體；11、第一標(biāo)定孔；20、測量拉桿；21、拉桿本體；22、擋塊；31、光纖光柵傳感器；311、彈簧；312、金屬毛細(xì)管；313、光纖光柵固定端子；314、溫度補(bǔ)償光柵；41、連接件；42、連接環(huán)；43、連接線；44、接線環(huán)；51、螺母；60、復(fù)位件；70、安裝基架；71、立桿；711、第一安裝孔；712、緊固螺栓；72、第一連接桿；721、裝線孔；722、第二安裝孔；73、第二連接桿；80、光纖光柵拉線傳感器；81、連接線；91、連接件；911、起始監(jiān)測件；92、定位件；100、隧道；101、隧道已二襯施工完畢部分；102、隧道掌子面。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

需要指出的是，除非另有指明，本申請使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下”通常是針對(duì)附圖所示的方向而言的，或者是針對(duì)豎直、垂直或重力方向上而言的；同樣地，為便于理解和描述，“左、右”通常是針對(duì)附圖所示的左、右；“內(nèi)、外”是指相對(duì)于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外，但上述方位詞并不用于限制本發(fā)明。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)隧道的沉降監(jiān)測精度低且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)和用于隧道的沉降監(jiān)測方法。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括安裝組件和至少一個(gè)光纖光柵拉線傳感器80，光纖光柵拉線傳感器80與解調(diào)儀連接，安裝組件包括多個(gè)連接件91和至少一個(gè)定位件92。其中，多個(gè)連接件91設(shè)置在隧道100的頂部，一個(gè)光纖光柵拉線傳感器80的連接線81連接在一個(gè)連接件91上。至少一個(gè)定位件92設(shè)置在隧道100的內(nèi)壁上，連接線81被定位件92定位以使光纖光柵拉線傳感器80安裝在靠近隧道100內(nèi)壁的一側(cè)。

連接件91與隧道100的頂部的沉降情況一致，且光纖光柵拉線傳感器80的連接線81連接在連接件91上，則與解調(diào)儀連接的光纖光柵拉線傳感器80能夠通過連接件91實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道100頂部的沉降值。在使用光纖光柵拉線傳感器80對(duì)隧道100的頂部進(jìn)行沉降監(jiān)測的過程中，光纖光柵拉線傳感器80安裝在靠近隧道100內(nèi)壁的一側(cè)，則光纖光柵拉線傳感器80不會(huì)影響到工作人員的正常施工。本實(shí)施例中的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測隧道100的沉降情況，預(yù)防隧道坍塌事故的發(fā)生，從而提高隧道100的使用安全系數(shù)。

如圖2所示，在本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)中，定位件92設(shè)置在隧道100的頂部和底部之間的內(nèi)壁上。具體地，定位件92與隧道100頂部的中心軸之間的距離為l1，定位件92與隧道100頂部的距離為l2。上述設(shè)置能夠確保使用光纖光柵拉線傳感器80監(jiān)測隧道100沉降的過程中，光纖光柵拉線傳感器80的位置設(shè)置不會(huì)影響工作人員的正常施工，使得光纖光柵拉線傳感器80的設(shè)置位置更加合理，監(jiān)測精度更高。

如圖2所示，在本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)中，定位件92為輪狀結(jié)構(gòu)，連接線81繞經(jīng)輪狀結(jié)構(gòu)后與連接件91連接?？蛇x地，定位件92為定滑輪。具體地，連接件91下降的距離即為隧道100的頂部沉降的位移。

在附圖中未示出的其他實(shí)施方式中，定位件為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，連接線穿過環(huán)狀結(jié)構(gòu)的中心孔后與連接件連接。這樣，連接件下降的距離即為隧道的頂部沉降的位移。上述結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，容易裝配和加工。

可選地，連接件91為光纖光柵沉降管，多個(gè)光纖光柵沉降管沿隧道100的施工方向依次設(shè)置，且光纖光柵沉降管的施工方向與隧道100的施工方向同向，光纖光柵沉降管與解調(diào)儀連接。如圖1所示，在本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)中，由于光纖光柵拉線傳感器80的價(jià)格昂貴，為了降低隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的加工成本，只在連接件91起點(diǎn)位置處(頂部監(jiān)測起點(diǎn))設(shè)置光纖光柵拉線傳感器80，隧道100頂部其余位置處采用光纖光柵沉降管與起點(diǎn)位置處的光纖光柵拉線傳感器80結(jié)合進(jìn)行監(jiān)測，即連接件91均為光纖光柵沉降管。

在本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)中，由于連接件91的長度較短，所以相鄰的兩個(gè)光纖光柵沉降管連接處的沉降情況是相同的，具有相同的沉降值。

具體地，連接在光纖光柵沉降管一端的光纖光柵拉線傳感器80用于監(jiān)測光纖光柵沉降管起點(diǎn)位置處(頂部監(jiān)測起點(diǎn))隧道100頂部的沉降情況，則光纖光柵沉降管未連接光纖光柵拉線傳感器80的一端的沉降值由其自身監(jiān)測值疊加光纖光柵拉線傳感器80監(jiān)測值得出，與該光纖光柵沉降管相鄰的光纖光柵沉降管的沉降值為其自身監(jiān)測值疊加該光纖光柵沉降管未連接光纖光柵拉線傳感器80的一端的沉降值得出。依次類推，下一個(gè)光纖光柵沉降管的沉降值均由其自身監(jiān)測值與上一個(gè)光纖光柵沉降管的沉降值疊加得出。這樣，光纖光柵沉降管的沉降值即為隧道100頂部的沉降值。

可選地，多個(gè)光纖光柵沉降管及光纖光柵沉降管連接在同一解調(diào)儀上。這樣，上述設(shè)置便于工作人員進(jìn)行監(jiān)測數(shù)值的擬合計(jì)算。

在本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)中，光纖光柵沉降管包括管狀件及光纖光柵。其中，光纖光柵為四個(gè)，且設(shè)置在管狀件的內(nèi)表面，以隧道100為參照，四個(gè)光纖光柵兩兩一組分別位于管狀件的上下兩側(cè)，且同組內(nèi)的兩個(gè)光纖光柵沿管狀件的軸向間隔設(shè)置?？蛇x地，光纖光柵與管狀件粘結(jié)連接。經(jīng)過上述方法封裝后的光纖光柵沉降管可進(jìn)行大量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，適合運(yùn)輸、安裝和拆卸。

可選地，管狀件為圓管。上述結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，容易施工。

需要說明的是，管狀件的結(jié)構(gòu)不限于此?？蛇x地，管狀件可以為其他形狀，如橢圓管、矩形管等。

在本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)中，兩組光纖光柵在管狀件的軸向上位置相同，即不同組的光纖光柵在管狀件的上下兩側(cè)一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。上述設(shè)置能夠消除管狀件的軸向載荷和溫度作用對(duì)監(jiān)測結(jié)果的影響。

在本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)中，同組內(nèi)的兩個(gè)光纖光柵之間的距離等于管狀件的長度l的二分之一。同組內(nèi)的兩個(gè)光纖光柵分別至管狀件兩端的距離相等，則距離等于管狀件的長度l的四分之一。上述設(shè)置使得光纖光柵對(duì)管狀件的應(yīng)變測量更加精確、準(zhǔn)確，從而提高光纖光柵沉降管對(duì)隧道頂部的沉降監(jiān)測的準(zhǔn)確性、精確性。

如圖2所示，在本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)中，使用時(shí)輪狀結(jié)構(gòu)與光纖光柵拉線傳感器80的主體結(jié)構(gòu)位于同一豎直方向上。由于隧道100頂部除去連接件91起點(diǎn)位置處(頂部監(jiān)測起點(diǎn))的其余部分的監(jiān)測值均與該處的監(jiān)測值有關(guān)，因此對(duì)于連接件91起點(diǎn)位置處(頂部監(jiān)測起點(diǎn))的監(jiān)測精確性及準(zhǔn)確性具有較高的要求，需要確保連接件91起點(diǎn)位置處(頂部監(jiān)測起點(diǎn))的監(jiān)測值準(zhǔn)確。這樣，上述設(shè)置能夠確保光纖光柵拉線傳感器80的連接線81下降的距離即為與其連接的連接件91的沉降值(隧道100的頂部沉降值)，從而提高光纖光柵拉線傳感器80對(duì)于連接件91起點(diǎn)位置處(頂部監(jiān)測起點(diǎn))的監(jiān)測精度，提高隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的監(jiān)測精度。

在本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)中，各連接件91通過第一緊固件連接在隧道100的頂部，相鄰連接件91間通過第二緊固件連接，連接線81連接在一個(gè)連接件91的一端。

可選地，第一緊固件為膨脹螺絲。膨脹螺絲為標(biāo)準(zhǔn)件，能夠降低隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的加工成本。

可選地，第二緊固件為套管。

具體地，一個(gè)連接件91的一端與相鄰的另一個(gè)連接件91的一端均伸入至套管內(nèi)，之后通過套管外周上設(shè)置的緊固螺栓對(duì)套管進(jìn)行緊縮，從而將相鄰兩個(gè)連接件91連接在一起。之后，通過膨脹螺絲將多個(gè)連接件91連接在隧道100的頂部。

本申請還提供了一種用于隧道的沉降監(jiān)測方法，采用上述的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)，沉降監(jiān)測方法包括：

步驟s1：隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)安裝在隧道已二襯施工完畢部分101與隧道掌子面102之間；

步驟s2：隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的光纖光柵拉線傳感器80用于監(jiān)測隧道100的頂部沉降值ω；

步驟s3：將頂部沉降值ω與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)沉降值ω0進(jìn)行比較，以確定隧道100是否會(huì)發(fā)生壓塌。

在本實(shí)施例的沉降監(jiān)測方法中，主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道已二襯施工完畢部分101到隧道掌子面102之間隧道100的頂部沉降情況。如圖1所示，o點(diǎn)為頂部監(jiān)測起點(diǎn)，根據(jù)需要可設(shè)置多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)a、b、c等，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)上可以相應(yīng)地設(shè)置光纖光柵拉線傳感器80，將所有光纖光柵拉線傳感器80連接到一個(gè)光解調(diào)儀內(nèi)采集數(shù)據(jù)并形成監(jiān)測系統(tǒng)。這樣，每個(gè)光纖光柵拉線傳感器80均可以檢測出相應(yīng)的頂部沉降值ω，通過將頂部沉降值ω預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)沉降值ω0進(jìn)行比較，進(jìn)而確定隧道100的頂部是否會(huì)發(fā)生壓塌。

可選地，在步驟s1中，部分或全部連接件91上連接有光纖光柵拉線傳感器80。如圖1所示，在本實(shí)施例的沉降監(jiān)測方法中，在靠近隧道已二襯施工完畢部分101的連接件91上連接光纖光柵拉線傳感器80，用于監(jiān)測連接件91起點(diǎn)位置處(頂部監(jiān)測起點(diǎn))的沉降值，進(jìn)而降低隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的加工成本。

如圖1和圖2所示，在本實(shí)施例的沉降監(jiān)測方法中，隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的連接件91為光纖光柵沉降管，

在步驟s1中，沿隧道100的施工方向順次將多個(gè)光纖光柵沉降管連接在隧道100的頂部，其中，以靠近隧道已二襯施工完畢部分101的一個(gè)光纖光柵沉降管為起始監(jiān)測件911，并以起始監(jiān)測件911的靠近隧道已二襯施工完畢部分101的一端為頂部監(jiān)測起點(diǎn)o，將一個(gè)光纖光柵拉線傳感器80的連接線81連接至頂部監(jiān)測起點(diǎn)o；

在步驟s2中，與頂部監(jiān)測起點(diǎn)o連接的光纖光柵拉線傳感器80，用于監(jiān)測頂部監(jiān)測起點(diǎn)o的起點(diǎn)沉降值ω1。

可選地，本實(shí)施例的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)只采用一個(gè)光纖光柵拉線傳感器80。

具體地，光纖光柵拉線傳感器80能夠監(jiān)測出頂部監(jiān)測起點(diǎn)o處隧道100的頂部沉降為起點(diǎn)沉降值ω1，起始監(jiān)測件911另一端的沉降值為起點(diǎn)沉降值ω1與起始監(jiān)測件911的監(jiān)測值之和，則與起始監(jiān)測件911連接的隧道100的頂部的沉降值為起點(diǎn)沉降值ω1和起始監(jiān)測件911另一端的沉降值(a處沉降值)。

在本實(shí)施例的沉降監(jiān)測方法中，在步驟s2中，除頂部監(jiān)測起點(diǎn)o以外的監(jiān)測點(diǎn)的中間沉降值ω2由光纖光柵沉降管的監(jiān)測值和起點(diǎn)沉降值ω1共同確定。上述設(shè)置能夠減少光纖光柵拉線傳感器80的使用量，從而在不影響監(jiān)測精度的情況下降低隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)的加工成本。

在本實(shí)施例的沉降監(jiān)測方法中，中間沉降值ω2的確定方法包括：

設(shè)置頂部監(jiān)測起點(diǎn)o的起始監(jiān)測件911的另一端的中間沉降值ω2為起點(diǎn)沉降值ω1與起始監(jiān)測件911的監(jiān)測值之和；其余的光纖光柵沉降管的靠近隧道掌子面102一端的中間沉降值ω2為上一個(gè)光纖光柵沉降管的中間沉降值ω'2與該光纖光柵沉降管的監(jiān)測值之和。

具體地，如圖2所示，頂部監(jiān)測起點(diǎn)o為監(jiān)測點(diǎn)，隧道100一側(cè)p點(diǎn)設(shè)置定位件92(定滑輪)。△opq為直角三角形，pq＝l1，oq＝l2，po＝l3。光纖光柵拉線傳感器80的連接線81的位移變化量為△l，隧道100發(fā)生沉降并沉降至o’點(diǎn)，隧道100的起點(diǎn)沉降值ω1。當(dāng)o點(diǎn)發(fā)生沉降時(shí)，由幾何關(guān)系可得：

由式(1.2)可得：

結(jié)合式(1.1)可得：

因此，只需要知道l1、l2及連接線81的位移變化量△l(可由光纖光柵拉線傳感器80的測量值得出)，即得出起點(diǎn)沉降值ω1(頂部監(jiān)測起點(diǎn)o的沉降值)。則a處的沉降值(中間沉降值ω2)為起點(diǎn)沉降值ω1與oa段光纖光柵沉降管的監(jiān)測值之和，b處的沉降值(中間沉降值ω2)為a處的沉降值(中間沉降值ω'2)與ab段光纖光柵沉降管的監(jiān)測值之和。依次類推，可得出隧道已二襯施工完畢部分101與隧道掌子面102之間隧道100的頂部沉降值ω。

需要說明是，為了方便計(jì)算公式的表述，當(dāng)計(jì)算下一個(gè)光纖光柵沉降管的中間沉降值ω2時(shí)，將上一個(gè)光纖光柵沉降管的中間沉降值ω2改寫為ω'2。

在本實(shí)施例的沉降監(jiān)測方法中，隨著隧道100施工的進(jìn)度，當(dāng)隧道已二襯施工完畢部分101施工進(jìn)行到ab段時(shí)，為避免對(duì)施工的干擾，可將oa段的光纖光柵沉降管撤掉，并將光纖光柵拉線傳感器80沿施工方向往前布置，并將其與光纖光柵沉降管的連接點(diǎn)作為頂部監(jiān)測起點(diǎn)。

如圖1所示，在本實(shí)施例的沉降監(jiān)測方法中，在步驟s1中，根據(jù)隧道已二襯施工完畢部分101與隧道掌子面102之間的距離，確定使用的連接件91的個(gè)數(shù)。

在本實(shí)施例的沉降監(jiān)測方法中，在步驟s3中，當(dāng)頂部沉降值ω大于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)沉降值ω0時(shí)，隧道100存在壓塌的風(fēng)險(xiǎn)；或當(dāng)頂部沉降值ω小于或等于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)沉降值ω0時(shí)，隧道100安全。

具體地，在本實(shí)施例中，光纖光柵拉線傳感器80的具體結(jié)構(gòu)如下：

如圖3所示，光纖光柵拉線傳感器80包括殼體10、測量拉桿20及光纖光柵組件。其中，殼體10具有內(nèi)腔。測量拉桿20的一端穿設(shè)在內(nèi)腔中，測量拉桿20的另一端由內(nèi)腔中伸出。光纖光柵組件與解調(diào)儀連接，且光纖光柵組件設(shè)置在內(nèi)腔中，光纖光柵組件由多個(gè)光纖光柵傳感器31構(gòu)成，且各光纖光柵傳感器31均分別與測量拉桿20和內(nèi)腔的腔壁連接，當(dāng)測量拉桿20向內(nèi)腔外伸出時(shí)，部分光纖光柵傳感器31被拉伸，測量拉桿20向內(nèi)腔中伸入時(shí)，另一部分光纖光柵傳感器31被拉伸。

這樣，光纖光柵組件的各光纖光柵傳感器31均與測量拉桿20和內(nèi)腔的腔壁連接，在測量拉桿20從內(nèi)腔向外伸出或者向內(nèi)腔伸入的過程中，始終有對(duì)應(yīng)的光纖光柵傳感器31被拉伸，則該光纖光柵傳感器31上會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，解調(diào)儀通過應(yīng)變值解調(diào)出測量拉桿20的位移，從而實(shí)現(xiàn)通過光纖光柵傳感器31實(shí)時(shí)監(jiān)測測量拉桿20的位移的目的。這樣，光纖光柵拉線傳感器80能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測量拉桿20的實(shí)時(shí)位移監(jiān)測，該位移指測量拉桿20從內(nèi)腔向外伸出或者向內(nèi)腔伸入的位移，即光纖光柵拉線傳感器80實(shí)現(xiàn)了對(duì)測量拉桿20的雙向移動(dòng)量監(jiān)測，提高了沉降監(jiān)測的精確度和準(zhǔn)確度。

如圖3所示，部分光纖光柵傳感器31的兩端分別與內(nèi)腔的下腔壁及測量拉桿20連接，另一部分光纖光柵傳感器31的兩端分別與所內(nèi)腔的上腔壁及測量拉桿20連接。具體地，在用戶使用光纖光柵拉線傳感器80對(duì)測量拉桿20的位移進(jìn)行監(jiān)測的過程中，當(dāng)測量拉桿20向內(nèi)腔外伸出時(shí)，與下腔壁連接的部分光纖光柵傳感器31受到拉應(yīng)力作用，其反射波長發(fā)生改變并產(chǎn)生一定的應(yīng)變，用戶能夠通過解調(diào)儀解調(diào)出測量拉桿20的位移；當(dāng)測量拉桿20向內(nèi)腔中伸入時(shí)，與上腔壁連接的另一部分光纖光柵傳感器31受到拉應(yīng)力作用，其反射波長發(fā)生改變并產(chǎn)生一定的應(yīng)變，用戶能夠通過解調(diào)儀解調(diào)出測量拉桿20的位移，從而實(shí)現(xiàn)光纖光柵拉線傳感器80對(duì)測量拉桿20的雙向移動(dòng)量監(jiān)測。這樣，上述連接使得光纖光柵傳感組件設(shè)置在測量拉桿20的移動(dòng)方向上，從而提高光纖光柵傳感組件的測量精確度、準(zhǔn)確度。此外，上述設(shè)置使得光纖光柵傳感器31與殼體10的裝配更加簡便。

如圖3所示，光纖光柵傳感器31包括依次連接的彈簧311、金屬毛細(xì)管312、光纖光柵固定端子313，且光纖光柵傳感器31的靠近彈簧311的一端與測量拉桿20連接，光纖光柵傳感器31的靠近光纖光柵固定端子313的一端與內(nèi)腔的腔壁連接。具體地，金屬毛細(xì)管312用于提高光纖光柵傳感器31的靈敏度，從而提高光纖光柵傳感器31的測量精確度。光纖光柵固定端子313與解調(diào)儀連接，從而監(jiān)測光纖光柵固定端子313的應(yīng)變量，進(jìn)而監(jiān)測與光纖光柵傳感器31連接的測量拉桿20的位移。

如圖3所示，光纖光柵傳感器31還包括溫度補(bǔ)償光柵314，起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

如圖3所示，光纖光柵拉線傳感器80還包括接線結(jié)構(gòu)，通過接線結(jié)構(gòu)將測量拉桿20與隧道100的頂部連接。使得二者的連接距離可調(diào)，方便二者連接。這樣，測量拉桿20與隧道100的頂部通過接線結(jié)構(gòu)連接在一起，二者的運(yùn)動(dòng)具有同步性。

具體地，當(dāng)隧道100的頂部向下運(yùn)動(dòng)(發(fā)生沉降)時(shí)，測量拉桿20向內(nèi)腔伸入，則與上腔壁連接的部分光纖光柵傳感器31受到拉應(yīng)力并產(chǎn)生應(yīng)變，用戶能夠通過解調(diào)儀解調(diào)出測量拉桿20向下的位移，由于測量拉桿20的位移即為隧道100頂部的位移，進(jìn)而得出隧道100的向下位移量。上述設(shè)置使得工作人員對(duì)隧道100頂部的沉降監(jiān)測更加簡便。

如圖3所示，接線結(jié)構(gòu)沿測量拉桿20的長度方向可調(diào)節(jié)地設(shè)置，光纖光柵拉線傳感器80還包括緊線結(jié)構(gòu)，接線結(jié)構(gòu)通過緊線結(jié)構(gòu)與測量拉桿20鎖定。這樣，通過接線結(jié)構(gòu)將測量拉桿20與隧道100的頂部連接，且待二者連接至合適高度后通過緊線結(jié)構(gòu)將接線結(jié)構(gòu)與測量拉桿20鎖定，從而使得測量拉桿20與隧道100的頂部施工時(shí)下沉的位移一致。

如圖3和圖4所示，測量拉桿20具有切口，切口由測量拉桿20的上端面向下延伸，接線結(jié)構(gòu)包括連接件41，連接件41可滑動(dòng)地設(shè)置在切口內(nèi)并可相對(duì)于測量拉桿20上下移動(dòng)。優(yōu)選地，連接件41為連接筋。具體地，先從測量拉桿20的上端面將連接筋裝入切口內(nèi)，之后，使用緊線結(jié)構(gòu)在測量拉桿20的合適高度位置處將連接筋與測量拉桿20鎖定，從而將連接筋與測量拉桿20裝配在一起，測量拉桿20隨著連接筋一起運(yùn)動(dòng)。這樣，隧道100的頂部操作連接筋沿測量拉桿20的軸向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，測量拉桿20也會(huì)隨著連接筋及隧道100的頂部一起運(yùn)動(dòng)。上述結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，容易加工和裝配。

如圖3和圖4所示，接線結(jié)構(gòu)還包括連接環(huán)42，連接環(huán)42可滑動(dòng)地套設(shè)在測量拉桿20的外側(cè)壁，且連接件41的兩端均與連接環(huán)42連接。具體地，在連接件41相對(duì)于測量拉桿20上下移動(dòng)的過程中，連接環(huán)42相對(duì)于測量拉桿20進(jìn)行滑動(dòng)。設(shè)置連接環(huán)42能夠方便緊線結(jié)構(gòu)將測量拉桿20與接線結(jié)構(gòu)鎖定，這樣，用戶需要鎖定接線結(jié)構(gòu)只需對(duì)連接環(huán)42進(jìn)行鎖定、限位操作即可。上述設(shè)置使得用戶對(duì)接線結(jié)構(gòu)的操作更加簡便，從而提高用戶使用體驗(yàn)。

優(yōu)選地，緊線結(jié)構(gòu)為多個(gè)螺母51，測量拉桿20的外側(cè)壁上設(shè)置有螺紋，螺母51與測量拉桿20螺紋連接將連接環(huán)42夾設(shè)在螺母51之間以進(jìn)行鎖定。如圖3所示，在本實(shí)施例的光纖光柵拉線傳感器80中，緊線結(jié)構(gòu)為兩個(gè)螺母51，測量拉桿20的外側(cè)壁上設(shè)置有螺紋，螺母51與測量拉桿20螺紋連接將連接環(huán)42夾設(shè)在兩個(gè)螺母51之間以進(jìn)行鎖定。具體地，在連接件41相對(duì)于測量拉桿20上下移動(dòng)的過程中，當(dāng)測量拉桿20移動(dòng)至合適高度后，用戶對(duì)位于連接環(huán)42上端的螺母51和下端的螺母51進(jìn)行旋擰操作，螺母51相對(duì)于測量拉桿20進(jìn)行上下移動(dòng)，從而將接線結(jié)構(gòu)固定在測量拉桿20上，使得二者隨著隧道100的頂部一起運(yùn)動(dòng)。螺母51與測量拉桿20的螺紋連接較為簡單，從而使得二者的裝配更加容易。

需要說明的是，緊線結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不限于此?？蛇x地，緊線結(jié)構(gòu)只要能夠?qū)B接環(huán)42起到限位止擋作用即可。

如圖4所示，接線結(jié)構(gòu)還包括連接線43，連接線43的第一端與連接件41連接，連接線43的第二端設(shè)置有接線環(huán)44并與隧道100的頂部連接。具體地，接線環(huán)44的一端與隧道100的頂部連接，另一端與連接線43的第二端連接，而連接線43的第一端與連接件41連接。當(dāng)連接件41與測量拉桿20鎖定連接后，實(shí)現(xiàn)了測量拉桿20與隧道100的頂部的連接。上述結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，容易裝配。

如圖3所示，光纖光柵拉線傳感器80還包括設(shè)置在內(nèi)腔中的復(fù)位件60，復(fù)位件60抵接在內(nèi)腔的腔壁與測量拉桿20之間，以使測量拉桿20始終具有向外伸出的運(yùn)動(dòng)趨勢。在測量拉桿20隨著隧道100的頂部一起移動(dòng)的過程中，復(fù)位件60向測量拉桿20施加彈性作用力，從而使得測量拉桿20相對(duì)于殼體10的運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)，減少光纖光柵拉線傳感器80的振動(dòng)及噪聲。

優(yōu)選地，復(fù)位件60為彈簧。彈簧為常規(guī)件，降低了光纖光柵拉線傳感器80的加工成本。

如圖3所示，測量拉桿20包括拉桿本體21及設(shè)置在拉桿本體21下方的擋塊22，內(nèi)腔的腔壁設(shè)置有用于止擋擋塊22的止擋件，沿測量拉桿20的長度方向，止擋件和復(fù)位件60分別位于擋塊22的兩側(cè)。這樣，當(dāng)測量拉桿20上升到預(yù)定位置后，擋塊22與止擋件止擋配合，之后測量拉桿20不能再繼續(xù)上升。一方面，上述設(shè)置能夠防止測量拉桿20被從殼體10的內(nèi)腔中拉出，導(dǎo)致光纖光柵拉線傳感器80被損壞；另一方面，上述設(shè)置限定了測量拉桿20的最大測量范圍，從而保證用戶在測量拉桿20的安全測量范圍內(nèi)進(jìn)行測量。

如圖3所示，內(nèi)腔具有沿測量拉桿20的伸出方向依次連通的標(biāo)定腔和測量腔，光纖光柵傳感器31設(shè)置在測量腔內(nèi)，復(fù)位件60和擋塊22設(shè)置在標(biāo)定腔內(nèi)，且標(biāo)定腔與測量腔通過止擋件分隔開。通常地，在用戶使用光纖光柵拉線傳感器80進(jìn)行隧道100的頂部的沉降監(jiān)測過程時(shí)，為了使得測量更加準(zhǔn)確，需要對(duì)光纖光柵拉線傳感器80進(jìn)行標(biāo)定(初始化)，此時(shí)，光纖光柵傳感器31均處于自由伸長狀態(tài)，沒有產(chǎn)生應(yīng)變，解調(diào)儀的測量值為零。復(fù)位件60帶動(dòng)擋塊22進(jìn)行上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖光柵拉線傳感器80為標(biāo)定。

如圖3所示，光纖光柵拉線傳感器80還包括標(biāo)定件，殼體10具有由其外壁連通至標(biāo)定腔的第一標(biāo)定孔11，擋塊22具有第二標(biāo)定孔，且第一標(biāo)定孔11和第二標(biāo)定孔的延伸方向均垂直于測量拉桿20的長度方向，當(dāng)?shù)谝粯?biāo)定孔11與第二標(biāo)定孔同軸時(shí)，標(biāo)定件依次穿過第一標(biāo)定孔11和第二標(biāo)定孔對(duì)測量拉桿20的初始位置進(jìn)行標(biāo)定。優(yōu)選地，標(biāo)定件為銷軸。具體地，光纖光柵拉線傳感器80的安裝及標(biāo)定過程如下：

1.安裝過程：在用戶需要使用光纖光柵拉線傳感器80對(duì)隧道100的頂部進(jìn)行沉降監(jiān)測時(shí)，先將光纖光柵拉線傳感器80固定在隧道100的頂部上，通過接線結(jié)構(gòu)將測量拉桿20與隧道100的頂部連接在一起，之后，通過緊線結(jié)構(gòu)將接線結(jié)構(gòu)與測量拉桿20進(jìn)行鎖定。這樣，完成了光纖光柵拉線傳感器80的安裝。

2.標(biāo)定過程：用戶邊調(diào)節(jié)接線結(jié)構(gòu)相對(duì)于測量拉桿20的位置，邊使用標(biāo)定件檢測第一標(biāo)定孔與第二標(biāo)定孔是否同軸，當(dāng)?shù)谝粯?biāo)定孔與第二標(biāo)定孔同軸時(shí)，標(biāo)定件能夠無阻礙的穿過第一標(biāo)定孔和第二標(biāo)定孔時(shí)，光纖光柵傳感器31處于自由伸長狀態(tài)，則完成對(duì)光纖光柵拉線傳感器80的標(biāo)定。

之后，用戶通過解調(diào)儀來監(jiān)測隧道100的頂部的沉降變化即可，進(jìn)而提高了沉降監(jiān)測的精確度和準(zhǔn)確度。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

連接件與隧道的頂部的沉降情況一致，且光纖光柵拉線傳感器的連接線連接在連接件上，則與解調(diào)儀連接的光纖光柵拉線傳感器能夠通過連接件實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道頂部的沉降值。在使用光纖光柵拉線傳感器對(duì)隧道的頂部進(jìn)行沉降監(jiān)測的過程中，光纖光柵拉線傳感器安裝在靠近隧道內(nèi)壁的一側(cè)，則光纖光柵拉線傳感器不會(huì)影響到工作人員的正常施工。本申請中的隧道監(jiān)測機(jī)構(gòu)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測隧道的沉降情況，預(yù)防隧道坍塌事故的發(fā)生，從而提高隧道的使用安全系數(shù)

顯然，上述所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、工作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實(shí)施方式能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?/p>

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。