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濟(jì)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(yùn)輸效率和效益,在公路、鐵路、城市交通的建設(shè)中出現(xiàn)了大量的隧道建設(shè),由于隧道大多建設(shè)在城市地下、山區(qū)、江河湖泊底部,地質(zhì)狀況復(fù)雜,任何地質(zhì)情況的變化都會給遂道的安全帶來極大的危險(xiǎn),因此,無論是在隧道建設(shè)的過程中還是隧道運(yùn)行使用的過程中均應(yīng)實(shí)施狀態(tài)健康監(jiān)測。

   

  

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測在隧道監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展目前明顯滯后于其他領(lǐng)域的發(fā)展,主要原因有兩點(diǎn):

1、隧道結(jié)構(gòu)和巖土工程條件的復(fù)雜性和監(jiān)測上的難度等因素造成的。隧道工程一般規(guī)模較大,屬于線狀工程,長達(dá)幾公里到數(shù)十公里,往往穿越許多不同的環(huán)境空域和時(shí)域,工程條件常常比較復(fù)雜,有時(shí)環(huán)境十分惡劣,因此要準(zhǔn)確、快速、長距離、實(shí)時(shí)和大范圍獲得結(jié)構(gòu)體的變形數(shù)據(jù)和變化規(guī)律并非易事。

2、缺少長距離和大面積的監(jiān)測技術(shù):隧道工程長達(dá)數(shù)公里到數(shù)十公里,對這鐘長距離和大面積的監(jiān)測對象,傳統(tǒng)的檢測和監(jiān)測技術(shù)和方法一般無能為力;

隨著光纖光柵傳感技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,特別是智能光纖光柵傳感技術(shù)的不斷成熟,長距離,大面積的實(shí)時(shí)在線健康監(jiān)測已經(jīng)完全可以再隧道的健康監(jiān)測中大展宏圖。

   


隧道監(jiān)測示意圖




光纖光柵隧道監(jiān)測的主要內(nèi)容是:


隧道收斂變形監(jiān)測

隧道地表土體沉降

隧道拱頂沉降、圍巖離層監(jiān)測

孔隙水壓力監(jiān)測

圍巖壓力及支護(hù)土壓力監(jiān)測

支護(hù)和襯砌內(nèi)應(yīng)力

表面應(yīng)力及裂縫測量

錨桿或錨索受力

鋼支撐內(nèi)力及外力

  


在隧道內(nèi)應(yīng)用的光纖光柵傳感器包括:溫度傳感器、應(yīng)變傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、傾斜傳感器、土壓計(jì)、滲壓計(jì)、貓桿測力計(jì)等。光纖光柵傳感健康監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)處理、開放接口等單元組成。

          

隧道管片預(yù)安裝埋入式傳感器和鋼筋計(jì)

隧道健康監(jiān)測主要分兩個(gè)階段,一是施工階段,二是運(yùn)營階段

1、隧道施工階段:施工階段監(jiān)測可以及時(shí)把握圍巖變化及支護(hù)系統(tǒng)的力學(xué)狀態(tài),預(yù)測工程安全事故,及時(shí)修正施工方案,將風(fēng)險(xiǎn)和損失降到最小。另外在施工期可將相關(guān)傳感器及時(shí)植入隧道內(nèi)部,構(gòu)成隧道體內(nèi)的感知“神經(jīng)”;再加上隧道成型后安裝在隧道表面的傳感器的共同監(jiān)測,由此可以形成一個(gè)真正的全面的隧道光纖光柵智能健康監(jiān)測系統(tǒng)。

      

隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)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?zhèn)鞲衅鳎@些傳感器主要是光纖光柵表面應(yīng)變計(jì)、裂縫位移計(jì)、溫度計(jì)。


隧道監(jiān)測分類及使用傳感器的種類

分類

傳感器名稱

隧洞形變監(jiān)測

光纖光柵位移計(jì)

光纖光柵離層傳感器

光纖光柵土體位移計(jì)(裂縫計(jì))

隧洞滲流監(jiān)測

光纖光柵土壓計(jì)

光纖光柵滲壓計(jì)

應(yīng)變監(jiān)測

光纖光柵錨桿壓力計(jì)

光纖光柵鋼筋計(jì)

光纖光柵FRP智能錨桿

光纖光柵應(yīng)變(表按、埋入)計(jì)

溫度監(jiān)測

光纖光柵溫度計(jì)