一种隧道工程变形监测系统的制作方法

本实用新型涉及监测系统技术领域，具体讲是一种隧道工程变形监测系统。

背景技术：

在高地应力条件下如果岩质较软，有节理、断层、破碎带等构造，开挖就有可能引起强烈的挤压变形、坍塌等灾害。自从20世纪首例软岩隧道大变形出现后，隧道变形就一直成为困扰地下工程界的一个难题。软岩隧道大变形灾害危害程度大，主要表现为处理风险大，整治费用高，工期延误。高地应力软岩隧道的围岩应力分布及变形情况给隧道施工设计带来了大量难题，高地应力软岩隧道在设计阶段往往不能准确掌握地应力的大小及分布，因此，在隧道开挖时可以根据测量所得到的围岩压力和隧道的周边收敛数值，对变形程度随时进行监测，对后续隧道的设计和施工提供指导和帮助，具有重要的现实意义。

技术实现要素：

因此，为了解决上述不足，本实用新型在此提供一种隧道工程变形监测系统，通过对隧道岩体及加固钢筋等内部的受力点进行安装检测设备，不仅能够有效将隧道内部受力进行记录，而且还能对形变程度进行记录方便工作人员第一时间了解隧道安全情况，减小安全隐患。

本实用新型是这样实现的，构造一种隧道工程变形监测系统，包括岩体、第一钢筋框架层、初级支护、衬砌、第二钢筋框架层和单片机，第一钢筋框架层、初级支护、衬砌和第二钢筋框架层分别依次设置于岩体内侧，且初级支护分别与岩体及第一钢筋框架层浇筑成一体，第一钢筋框架层分别与衬砌及第二钢筋框架层通过钢筋机械连接；第一钢筋框架层与初级支护之间嵌入设置有振弦式土压力盒，第一钢筋框架层与衬砌之间嵌入设置有钢筋计，第二钢筋框架层内部嵌入设置有应变计，第二钢筋框架层底部位置安装有对称的红外测距传感器；振弦式土压力盒、钢筋计、应变计和红外测距传感器分别通过并联连接有供电端，振弦式土压力盒、钢筋计、应变计和红外测距传感器分别耦接与单片机的任一引脚；单片机通过数据线连接有计算机终端。

进一步的，供电端的输出电压为24V，通过设置的供电端可利用光伏发电组件进行供电，并分别为振弦式土压力盒、钢筋计、应变计、红外测距传感器和单片机等电子设备进行供电，同时单片机也设置于隧道中对振弦式土压力盒、钢筋计、应变计和红外测距传感器等进行数据处理，并与计算机终端通过数据线进行信息交换。

进一步的，振弦式土压力盒分别设置于第一钢筋框架层与初级支护之间的顶部及两侧底部位置，通过设置的振弦式土压力盒为GH型振弦式压力盒，呈三角状分布于第一钢筋框架层与初级支护之间的顶部及两侧底部位置的目的是为了检测岩体顶部及侧腰的受力，并将岩体垂直作用的力和侧面挤压力转换为频率信号并传输至单片机进行分析。

进一步的，钢筋计分别设置于第一钢筋框架层与衬砌之间的顶部及两侧底部位置，通过设置的钢筋计同样采用三角稳定性设置，对第一钢筋框架层的形变程度进行检测，测量第一钢筋框架层内部的钢筋应力，同时衬砌采用砌块垒固，用于稳固第一钢筋框架层，防止第一钢筋框架层发生形变。

进一步的，应变计成均匀分布于第二钢筋框架层内，通过设置的应变计用于检测第二钢筋框架层的形变程度，同时设置红外测距传感器的目的用于检测隧道的宽度变化，由于隧道为拱形受力，两底部对向的挤压力最大，也最容易发生位移，所以红外测距传感器用于检测隧道产生挤压形变。

本实用新型通过改进在此提供一种隧道工程变形监测系统，通过对隧道岩体及加固钢筋等内部的受力点进行安装检测设备，不仅能够有效将隧道内部受力进行记录，而且还能对形变程度进行记录方便工作人员第一时间了解隧道安全情况，减小安全隐患。具体体现为：

优点1：供电端的输出电压为24V，通过设置的供电端可利用光伏发电组件进行供电，并分别为振弦式土压力盒、钢筋计、应变计、红外测距传感器和单片机等电子设备进行供电，同时单片机也设置于隧道中对振弦式土压力盒、钢筋计、应变计和红外测距传感器等进行数据处理，并与计算机终端通过数据线进行信息交换。

优点2：振弦式土压力盒分别设置于第一钢筋框架层与初级支护之间的顶部及两侧底部位置，通过设置的振弦式土压力盒为GH型振弦式压力盒，呈三角状分布于第一钢筋框架层与初级支护之间的顶部及两侧底部位置的目的是为了检测岩体顶部及侧腰的受力，并将岩体垂直作用的力和侧面挤压力转换为频率信号并传输至单片机进行分析。

优点3：钢筋计分别设置于第一钢筋框架层与衬砌之间的顶部及两侧底部位置，通过设置的钢筋计同样采用三角稳定性设置，对第一钢筋框架层的形变程度进行检测，测量第一钢筋框架层内部的钢筋应力，同时衬砌采用砌块垒固，用于稳固第一钢筋框架层，防止第一钢筋框架层发生形变。

优点4：应变计成均匀分布于第二钢筋框架层内，通过设置的应变计用于检测第二钢筋框架层的形变程度，同时设置红外测距传感器的目的用于检测隧道的宽度变化，由于隧道为拱形受力，两底部对向的挤压力最大，也最容易发生位移，所以红外测距传感器用于检测隧道产生挤压形变。

附图说明

图1是本实用新型一种隧道工程变形监测系统结构示意图；

图2是本实用新型一种隧道工程变形监测系统的模块示意图；

图3是本实用新型一种隧道工程变形监测系统的钢筋框架层受力示意图。

图中所示序号：岩体1、振弦式土压力盒101、第一钢筋框架层2、钢筋计201、初级支护3、衬砌4、第二钢筋框架层5、应变计501、红外测距传感器6、供电端7、单片机8和计算机终端9。

具体实施方式

下面将结合附图1-图3对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围；此外，术语“第一”、“第二”、“第三”“上、下、左、右”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同时，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型通过改进在此提供一种隧道工程变形监测系统，如图1-图3所示，可以按照如下方式予以实施；包括岩体1、第一钢筋框架层2、初级支护3、衬砌4、第二钢筋框架层5和单片机8，第一钢筋框架层2、初级支护3、衬砌4和第二钢筋框架层5分别依次设置于岩体1内侧，且初级支护3分别与岩体1及第一钢筋框架层2浇筑成一体，第一钢筋框架层2分别与衬砌4及第二钢筋框架层5通过钢筋机械连接；第一钢筋框架层2与初级支护3之间嵌入设置有振弦式土压力盒101，第一钢筋框架层2与衬砌4之间嵌入设置有钢筋计201，第二钢筋框架层5内部嵌入设置有应变计501，第二钢筋框架层5底部位置安装有对称的红外测距传感器6；振弦式土压力盒101、钢筋计201、应变计501和红外测距传感器6分别通过并联连接有供电端7，振弦式土压力盒101、钢筋计201、应变计501和红外测距传感器6分别耦接与单片机8的任一引脚；单片机8通过数据线连接有计算机终端9。

本实用新型中，供电端7的输出电压为24V，通过设置的供电端7可利用光伏发电组件进行供电，并分别为振弦式土压力盒101、钢筋计201、应变计501、红外测距传感器6和单片机8等电子设备进行供电，同时单片机8也设置于隧道中对振弦式土压力盒101、钢筋计201、应变计501和红外测距传感器6等进行数据处理，并与计算机终端9通过数据线进行信息交换；振弦式土压力盒101分别设置于第一钢筋框架层2与初级支护3之间的顶部及两侧底部位置，通过设置的振弦式土压力盒101为GH型振弦式压力盒，呈三角状分布于第一钢筋框架层2与初级支护3之间的顶部及两侧底部位置的目的是为了检测岩体1顶部及侧腰的受力，初级支护3为传统的加固岩石或者混凝土，并将岩体1垂直作用的力和侧面挤压力转换为频率信号并传输至单片机8进行分析；钢筋计201分别设置于第一钢筋框架层2与衬砌4之间的顶部及两侧底部位置，通过设置的钢筋计201同样采用三角稳定性设置，对第一钢筋框架层2的形变程度进行检测，测量第一钢筋框架层2内部的钢筋应力，同时衬砌4采用砌块垒固，用于稳固第一钢筋框架层2，防止第一钢筋框架层2发生形变；应变计501成均匀分布于第二钢筋框架层5内，通过设置的应变计501用于检测第二钢筋框架层5的形变程度，同时设置红外测距传感器6的目的用于检测隧道的宽度变化，由于隧道为拱形受力，两底部对向的挤压力最大，也最容易发生位移，所以红外测距传感器6用于检测隧道产生挤压形变。

实施例：根据说明书附图3所示，隧道产生的挤压力方向主要为垂直向下，合力方向为倾斜向下，其中两侧的挤压力最大，根据说明书附图1所示，振弦式土压力盒101、钢筋计201和应变计501等为三角状设置，分别用于检测检测岩体1顶部及侧腰的受力、第一钢筋框架层2和第二钢筋框架层5的形变程度，由于隧道两底部挤压程度大，红外测距传感器6的目的用于检测隧道的宽度变化，一旦有距离变化即隧道底部产生形变，这些信号通过单片机8处理后发送至计算机终端9方便工作人员进行查看。