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濟南華通中控科技有限公司

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為了交通的便捷和快捷,提高運輸效率和效益,在公路、鐵路、城市交通的建設中出現了大量的隧道建設,由于隧道大多建設在城市地下、山區、江河湖泊底部,地質狀況復雜,任何地質情況的變化都會給遂道的安全帶來極大的危險,因此,無論是在隧道建設的過程中還是隧道運行使用的過程中均應實施狀態健康監測。

   

  

結構健康監測在隧道監測領域的發展目前明顯滯后于其他領域的發展,主要原因有兩點:

1、隧道結構和巖土工程條件的復雜性和監測上的難度等因素造成的。隧道工程一般規模較大,屬于線狀工程,長達幾公里到數十公里,往往穿越許多不同的環境空域和時域,工程條件常常比較復雜,有時環境十分惡劣,因此要準確、快速、長距離、實時和大范圍獲得結構體的變形數據和變化規律并非易事。

2、缺少長距離和大面積的監測技術:隧道工程長達數公里到數十公里,對這鐘長距離和大面積的監測對象,傳統的檢測和監測技術和方法一般無能為力;

隨著光纖光柵傳感技術的不斷發展和應用,特別是智能光纖光柵傳感技術的不斷成熟,長距離,大面積的實時在線健康監測已經完全可以再隧道的健康監測中大展宏圖。

   


隧道監測示意圖




光纖光柵隧道監測的主要內容是:


隧道收斂變形監測

隧道地表土體沉降

隧道拱頂沉降、圍巖離層監測

孔隙水壓力監測

圍巖壓力及支護土壓力監測

支護和襯砌內應力

表面應力及裂縫測量

錨桿或錨索受力

鋼支撐內力及外力

  


在隧道內應用的光纖光柵傳感器包括:溫度傳感器、應變傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、傾斜傳感器、土壓計、滲壓計、貓桿測力計等。光纖光柵傳感健康監測系統包括傳感器、數據采集、數據通訊、數據保存、數據處理、開放接口等單元組成。

          

隧道管片預安裝埋入式傳感器和鋼筋計

隧道健康監測主要分兩個階段,一是施工階段,二是運營階段

1、隧道施工階段:施工階段監測可以及時把握圍巖變化及支護系統的力學狀態,預測工程安全事故,及時修正施工方案,將風險和損失降到最小。另外在施工期可將相關傳感器及時植入隧道內部,構成隧道體內的感知“神經”;再加上隧道成型后安裝在隧道表面的傳感器的共同監測,由此可以形成一個真正的全面的隧道光纖光柵智能健康監測系統。

      

隧道結構健康監測傳感器安裝

2、隧道主體成型后的階段:隧道主體成型后主要安裝表面傳感器,這些傳感器主要是光纖光柵表面應變計、裂縫位移計、溫度計。


隧道監測分類及使用傳感器的種類

分類

傳感器名稱

隧洞形變監測

光纖光柵位移計

光纖光柵離層傳感器

光纖光柵土體位移計(裂縫計)

隧洞滲流監測

光纖光柵土壓計

光纖光柵滲壓計

應變監測

光纖光柵錨桿壓力計

光纖光柵鋼筋計

光纖光柵FRP智能錨桿

光纖光柵應變(表按、埋入)計

溫度監測

光纖光柵溫度計













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