[发明专利]盾构壳体温度场监测系统

说明书

技术领域

本发明属于温度测量技术领域，涉及用于盾构隧道施工中温度测量的系统，尤其是一种盾构壳体温度场监测系统。

背景技术

人工地层冻结法(简称“冻结法”)是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，作为一种支护结构，隔绝地下水与地下工程的联系，其实质是利用人工制冷临时改变岩土性质以加固地层。由于其具有适应性强、强度高、隔水性能好、环境影响小等优点，广泛应用于矿井、隧道、基坑工程、盾构始发和接收、联络通道等多种工程。近年来，随着城市地铁隧道的发展，冻结法在盾构始发和接收施工中得到了越来越多的应用，此外在隧道修复工程中也得到广泛应用。

人工地层冻结法主要有盐水冻结和液氮冻结两种方式，无论采用何种冻结方式，掌握冻结所形成冻土帷幕的发展及性状，尤其是盾构壳外表面的温度是至关重要的。盾构进入冻结加固区时，盾构壳外表面为负温能确保盾构机与岩土的交界面没有液态水存在，即不存在通水路径，不会造成涌水涌砂等危险情况。但盾构壳外表面温度过低，容易造成冻土体将盾构机冻住而无法前进的情况。因此，需要掌握盾构壳外表面温度的实时变化和发展情况，以保证盾构施工的顺利进行和安全，必要时也为解冻给出明确的指导。

发明内容

针对盾构机穿越冻土加固区时，盾构壳外表面温度变化未知的情况，本发明提供了一种盾构壳体温度场监测系统，该系统不仅能测定盾构壳外表面上的温度，还能通过大量测点的数据反映盾构壳整体的温度场分布情况。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种盾构壳体温度场监测系统，包括内表面温度传感器、温度梯度传感器和计算机测试系统，内表面温度传感器置于盾构壳的内表面监测盾构壳体内表面温度，温度梯度传感器置于盾构壳的预设孔内监测盾构壳体厚度上的温度梯度、确定盾构壳体外表面温度，内表面温度传感器和温度梯度传感器通过导线与计算机测试系统相连。

所述计算机测试系统包括二次仪表和计算机，二次仪表的输入端通过导线与内表面温度传感器和温度梯度传感器相连，二次仪表的输出端通过导线与计算机相连。

所述内表面温度传感器包括第一热敏电阻测温元件、磁铁和隔热外套，第一热敏电阻测温元件嵌设于磁铁顶部的预留孔中，隔热外套包覆于磁铁的外部，磁铁和隔热外套的底部预留供导线穿设的孔。

所述磁铁顶部用于嵌设第一热敏电阻测温元件的预留孔中采用环氧树脂填充。

所述温度梯度传感器包括第二热敏电阻测温元件、第三热敏测温元件和构造螺栓，构造螺栓为中空结构，第二热敏电阻测温元件置于构造螺栓中空结构的底部，第三热敏电阻测温元件置于构造螺栓中空结构的顶部，构造螺栓的螺帽中心预留供导线穿设的孔。

所述构造螺栓用于装设第二、第三热敏电阻测温元件的中空结构的空隙采用环氧树脂填充。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：首先，传感器布置简单易行，具有全面性，可以实时监测并快速返回数据。其次，温度监测对盾构机正常工作影响小，传感器预设孔和构造螺栓相结合可以降低在盾构壳厚度上开孔对其自身强度的削弱作用，而盾构壳内表面温度传感器的封装方式对盾构机内部的正常工作几乎无影响。最后，将测量盾构壳内表面温度与测量盾构壳厚度上的温度梯度相结合，可以完整准确的测量盾构壳外表面温度场变化发展情况，在远端计算机上通过软件整理，可进行可视化显示。

附图说明

图1为本发明的测温系统的结构示意图。

图2为本发明的内表面温度传感器的结构示意图。

图3为本发明的温度梯度传感器的结构示意图。

图4为本发明的封堵螺栓的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。