一种隧道截面变形监测装置的制作方法

本发明涉及隧道的安全稳定监测领域，具体涉及一种隧道截面变形监测装置。

背景技术：

随着我国道路交通水平的不断提高，隧道在铁路、公路、城市中的建设已越来越普及。目前大多数隧道截面变形的主要监测方式还是靠人工逐点监测，耗时耗力，且不能实时监测，同时测量精度受人为因素影响大，误差较大，并受气候环境影响较大，且一些监测装置会出现数据紊乱等质量问题，从而导致监测数据的可靠性较低，道路安全难以得到保障。总之，在当今的发展形势下传统的监测方法已难以长期适用，需要新的监测技术或装置对隧道截面的变形情况进行长期实时的监测。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种隧道截面变形监测装置，以解决现有技术中的隧道截面变形监测不方便的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种隧道截面变形监测装置，以箱形截面为例，主要由形变管体、光缆管体、光纤倾角计、固定组件、数据采集器、光缆、数据处理机组成，涉及的隧道的结构包括顶板和侧壁。所述光纤倾角计设置在形变管体上的转折处；形变管体的两端通过固定组件分别固定在顶板和侧壁上，当侧壁发生倾斜偏移时，形变管体的转折处被带动发生角度变化，光纤倾角计能够监测到形变管体的角度变化；形变管体与光缆管体连接；光纤倾角计与数据采集器通过光缆连接，以收集光纤倾角计的监测参数；数据采集器将收集的监测参数通过gprs无线发送至数据处理机，以处理监测参数。

进一步地，固定组件包括：卡箍，用于套设在形变管体外部；膨胀紧固件，卡箍与膨胀紧固件连接，并通过膨胀紧固件将形变管体的两端分别固定在顶板和侧壁上。

进一步地，形变管体具有多个，光纤倾角计为多个，每个形变管体上设置一个光纤倾角计并布置在顶板与侧壁的交接边上；形变管体的轴线与所述交接边垂直，且形变管体紧贴顶板和侧壁的表面；所述交接边上每隔一定距离设置一个形变管体。

进一步地，多个光纤倾角计之间通过光缆串联连接后与一个数据采集器连接；光缆铺设在光缆管体内，且光缆管体紧贴顶板与侧壁的交接边，延隧道延伸方向铺设。

进一步地，形变管体的侧壁的一部分向远离形变管体的中心轴的方向凸起以形成装载器，光纤倾角计容纳在装载器内。

进一步地，当隧道的侧壁倾斜时，发生倾斜的侧壁在垂直所述交接边方向上的倾斜值l与对应形变管体上的光纤倾角计检测到的倾斜角度θ的关系为：

l＝h×tanθ，

其中，l为侧壁在垂直所述交接边方向上的倾斜值，单位为米；h为侧壁从交接边到隧道地面的高度，单位为米；θ为光纤倾角计检测到的倾斜角度；当侧壁在垂直所述交接边方向上的倾斜值l大于预设标准倾斜值时，隧道存在风险；或当所述侧壁在垂直所述交接边方向上的倾斜值l小于或等于预设标准倾斜值时，隧道安全。

应用本发明的技术方案，隧道截面变形监测装置的形变管体一端设置在隧道的顶板上，另一端设置在侧壁上，当侧壁发生倾斜时，形变管体被带动发生角度变化，进而固定在形变管体上的光纤倾角计能够监测到形变管体的角度变化，再通过形变管体的角度变化反映侧壁的倾斜情况。光纤倾角计将得到的监测参数输送给数据采集器，由数据采集器将数据通过gprs无线发送给数据处理机，由数据处理机对监测参数进行处理分析。上述装置整体结构简单，安装使用方便，且精度较高，使用性强，监测数据稳定可靠，不仅适用于城市、郊区，也适用于地处偏远的地区，实现了对隧道截面变形情况的无人化实时监测。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的隧道截面变形监测装置的结构示意图；

图2示出了图1中的形变管体上的细部结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：1、形变管体；2、光缆管体；3、光纤倾角计；4、固定组件；5、数据采集器；6、光缆；7、数据处理机；8、顶板；9、侧壁；10、装载器；11、卡箍；12、膨胀紧固件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的隧道截面变形监测装置的实施可与隧道的实际结构与截面形式相互结合。下面将参考附图实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

如图1所示的一种隧道截面变形监测装置，以箱形截面为例，主要由形变管体1、光缆管体2、光纤倾角计3、固定组件4、数据采集器5、光缆6、数据处理机7组成，涉及的隧道结构包括顶板8和侧壁9；光纤倾角计3设置在形变管体1上的转折处；形变管体1的两端通过固定组件4分别固定在顶板8和侧壁9上，当侧壁9发生倾斜偏移时，形变管体1被带动发生角度变化，光纤倾角计3能够监测到形变管体1的角度变化；形变管体1与光缆管体2连接，光缆6铺设在光缆管体2内，且光缆管体2紧贴顶板8与侧壁9的交接边，延隧道延伸方向铺设；光纤倾角计3与数据采集器5通过光缆6连接，以收集光纤倾角计3的监测参数；数据采集器5将收集的监测参数通过gprs无线发送至数据处理机7，以处理监测参数，达到监测目的。

需要说明的是，本发明的数据采集器5可以根据实际情况设置在隧道合适的位置，延光缆管体2铺设的光缆6可以通过钢丝绳拉出光缆管体2的外部，然后再连接到数据采集器5上，数据采集器5再通过gprs将采集的参数无线发送到数据处理机7，数据处理机7根据相应的光栅标定公式对参数进行处理，得出角度改变量，计算相应倾斜值。

如图2所示，固定组件4包括卡箍11和膨胀紧固件12，卡箍11套设在形变管体1外部；卡箍11与膨胀紧固件12连接，并通过膨胀紧固件12将形变管体1的两端分别固定在顶板8和侧壁9上。

具体地，卡箍11为两个半圆形结构并套设在形变管体1的外侧，膨胀紧固件12为膨胀螺丝，膨胀螺丝的一端与卡箍11连接，另一端插入并紧固在顶板8及侧壁9上。

具体的，形变管体1具有多个，光纤倾角计3为多个，每个形变管体1上设置一个光纤倾角计3并布置在顶板8与侧壁9的交接边上，所述交接边上每隔一定距离设置一个形变管体1。需要说明的是，所述交接边上设置形变管体1的数量以及相邻形变管体1在交接边上的设置间隔可以根据实际情况进行确定。

具体地，在形变管体1的侧壁的一部分向远离形变管体1的中心轴的方向隆起以形成装载器10，且每个形变管体1均具有一个装载器10，光纤倾角计3容纳并固定在装载器10内。

待隧道截面变形监测装置安装后，需要对光缆6的连通性进行检测，具体为：将光缆6与跳线熔接在一起，然后用光纤打光笔检查光缆6是否有断点，若无断点，则说明光缆6的连通性良好，可以将跳线与数据采集器5连接。

当隧道的侧壁9倾斜时，发生倾斜的侧壁9在垂直所述交接边方向上的倾斜值l与对应形变管体1上的光纤倾角计3检测到的倾斜角度θ的关系为：

l＝h×tanθ，

其中，l为侧壁9在垂直所述交接边方向上的倾斜值，单位为米；h为侧壁9从交接边到隧道地面的高度，单位为米；θ为光纤倾角计3检测到的倾斜角度；当侧壁9在垂直所述交接边方向上的倾斜值l大于预设标准倾斜值时，隧道存在风险；或当所述侧壁9在垂直所述交接边方向上的倾斜值l小于或等于预设标准倾斜值时，隧道安全。