[发明专利]一种隧道收敛变形监测用的传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种收敛变形监测装置，特别是涉及一种隧道收敛变形监测用的传感系统。

背景技术

随着国家基础设施建设步伐的加快，地铁，铁路、公路隧道，城市过江隧道、输油管线、水利涵洞等大型基建工程安全监测需求日益增长。目前，世界上对桥隧工程的安全监测主采取隧道横截面法向的收敛变形监测，隧道横截面法向监测国内首选的方案是机械式钢尺收敛计法，钢尺收敛计是一种全机械结构的便携式人工观测仪器。结构原理是以mm分度的钢卷尺加百分表的线性叠加组合。测量原理是在隧道横断面周向衬砌上布置若干锚固点，以钢尺收敛计两端的机械挂钩连接两待测锚点。缺点是不能实现数据的自动化采集，只能原始地人工现场操作和读取数据，而人工读数的随机误差及重复精度较差，机械测量系统的分辨力不高，其结果是系统测量精度不够，同时对于通勤频率越来越高的隧道而言，这样的人工观测在工程建成后正式运行期间几乎不可能。此外，美国SINCO岩土公司于2000年初首先提出并实施的巴塞特（Bassett）隧道收敛监测系统，曾在中国少数重点隧道工程中应用，巴塞特（Bassett）收敛监测系统是在隧道衬砌上环向布设锚固点，并以这些锚固点作为监测参考点，在每两个相邻锚固点之间用一个长臂及一个短臂铰接形成一个三角形的相邻两边，再将长臂及短臂的两自由端对应锚固于衬砌上相邻的两锚固点上，并以此法连续环向链接下去，直至达到观测设计要求的单元数。该系统的实现，依据的是同时在长臂和短臂上分别安装了一支精度不同的倾斜传感器，短臂上的倾斜传感器可以感应到相邻两锚固点（测量参考点）间在弧形衬砌的切向的位置变化，长臂上的倾斜仪可以感应到锚固点在弧形衬砌法线方向的位置改变。这种监测系统的缺点是由于长臂和短臂的三角形结构采用造成隧道衬砌加厚进而影响隧道的通行面积，还由于该系统传感器及采集系统完全进口，造价昂贵，因此，此系统未能普及应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道收敛变形监测用的传感系统，解决衬砌厚度高影响隧道通行横截面，及数据不能自动化采集影响通行和采集数据精度不高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种隧道收敛变形监测用的传感系统，包括倾角计、变位计和支架，所述支架包括测量安装臂、铰链套筒和安装基座，测量安装臂为直线形状，测量安装臂的一端和铰链套筒的一端套接，测量安装臂的另一端和铰链套筒的另一端分别和安装基座铰链连接，倾角计安装连接在测量安装臂上，变位计的一端和测量安装臂安装连接，变位计的另一端和铰链套筒的外壁安装连接。

倾角计采用硅微式倾角计，变位计采用线性振弦式变位计。

还包括万向节，变位计与铰链套筒连接的一端通过万向节和铰链套筒的外壁连接。 

万向节包括万向球和固定座，万向球活动卡合在固定座中，变位计与铰链套筒连接的一端和万向节的万向球连接，万向节的固定座和铰链套筒的外壁固定连接。

变位计与测量安装臂连接的一端通过设置的变位计安装座进行连接，倾角计通过设置的倾角计安装座和测量安装臂连接。

变位计安装座包括螺栓、锁紧螺钉、卡座和卡片，卡座和卡片通过螺栓夹握住测量安装臂，卡座上开有通孔，沿通孔径向开有锁紧通孔，锁紧螺钉穿过锁紧通孔固定变位计端，倾角计安装座包括安装板、锁紧螺钉和套管，安装板沿套管的轴向垂直焊接，套管套在测量安装臂上且套管的直径和测量安装臂的直径适配，套管的径向开有锁紧通孔，安装板上开有安装孔。

本发明的测量安装臂或若干测量安装臂通过若干安装基座和隧道壁连接固定，当发生水平和纵向隧道变形时，通过有信号输出功能的变位计和/或倾角计对隧道变形的数据检测，最终实现实时监测。

本发明的有益效果是降低成本，占用隧道截面积小，实现更高精度的监测。

附图说明

图1为本发明传感系统的原理结构示意图。

图2为本发明安装基座的结构示意图。

其中：1-变位计，2-倾角计，3-测量安装臂，4-安装基座，5-铰链套筒，6-固定座，7-万向球，8-倾角计安装座，9-变位计安装座。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。