[发明专利]隧道顶板监测装置及隧道顶板沉降监测方法

权利要求书

1.一种隧道顶板监测装置，其特征在于，隧道的顶板包括待施工段(11)和已施工段(12)，所述隧道顶板监测装置包括：

管体(20)；

光纤光栅倾角计(30)，所述光纤光栅倾角计(30)设置在所述管体(20)上；

固定组件(40)，所述管体(20)通过所述固定组件(40)与所述待施工段(11)和所述已施工段(12)均连接，当所述顶板发生沉降时，所述光纤光栅倾角计(30)能够通过监测所述管体(20)的倾斜情况以监测所述顶板的沉降情况；

解调仪(50)，所述光纤光栅倾角计(30)与所述解调仪(50)连接，以处理所述光纤光栅倾角计(30)的监测参数。

2.根据权利要求1所述的隧道顶板监测装置，其特征在于，所述固定组件(40)包括：

卡箍(41)，所述卡箍(41)套设在所述管体(20)外部；

膨胀紧固件(42)，所述卡箍(41)与所述膨胀紧固件(42)连接，并通过所述膨胀紧固件(42)将所述管体(20)固定在所述已施工段(12)上。

3.根据权利要求1所述的隧道顶板监测装置，其特征在于，所述固定组件(40)包括：

锚固体(43)，所述锚固体(43)固定连接在所述待施工段(11)上；

螺杆体(44)，所述螺杆体(44)与所述锚固体(43)连接，所述螺杆体(44)的远离所述锚固体(43)的一端具有垫片结构(45)，所述管体(20)支撑在所述垫片结构(45)上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的隧道顶板监测装置，其特征在于，所述管体(20)具有多段，所述光纤光栅倾角计(30)为多个，多个所述光纤光栅倾角计(30)沿所述管体(20)的延伸方向间隔设置在所述管体(20)内，且每段所述管体(20)内均设置有至少一个所述光纤光栅倾角计(30)。

5.根据权利要求4所述的隧道顶板监测装置，其特征在于，多个所述光纤光栅倾角计(30)之间通过光缆(60)连接后与一个所述解调仪(50)连接。

6.根据权利要求4所述的隧道顶板监测装置，其特征在于，所述管体(20)的侧壁的一部分向远离所述管体(20)的中心轴的方向隆起以形成容置部(21)，所述光纤光栅倾角计(30)容纳在所述容置部(21)内。

7.一种隧道顶板沉降监测方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的隧道顶板沉降监测装置，所述隧道顶板沉降监测方法包括：

所述隧道顶板沉降监测装置安装在隧道的顶板上，将所述隧道顶板沉降监测装置安装在所述顶板上时，所述隧道顶板监测装置的管体(20)的一部分固定在待施工段(11)上，所述管体(20)的另一部分固定在已施工段(12)上；

所述隧道顶板沉降监测装置的光纤光栅倾角计(30)用于监测所述隧道的顶板的沉降值；

将所述顶板的沉降值与预设标准沉降值进行比较，以确定所述隧道是否会发生坍塌。

8.根据权利要求7所述的隧道顶板沉降监测方法，其特征在于，在所述隧道顶板沉降监测装置安装在所述隧道的顶板上的过程中，调整所述管体(20)的位置，以使所述管体(20)的轴线与所述已施工段(12)的表面平行。

9.根据权利要求8所述的隧道顶板沉降监测方法，其特征在于，待所述隧道顶板沉降监测装置安装在所述顶板上后，将隧道顶板监测装置的光缆(60)与跳线熔接在一起，然后用光纤打光笔检查所述光缆(60)是否有断点，若无断点，将所述跳线与所述隧道顶板监测装置的解调仪(50)连接。

10.根据权利要求7所述的隧道顶板沉降监测方法，其特征在于，当所述隧道的顶板沉降时，发生沉降的所述顶板的沉降值h与对应的所述管体(20)上的所述光纤光栅倾角计(30)检测到的倾斜角度θ的关系为：

h＝L×tanθ，

其中，h为所述顶板的沉降值，单位为米；L为每段所述管体(20)的长度，单位为米；θ为所述光纤光栅倾角计(30)检测到的倾斜角度。

11.根据权利要求10所述的隧道顶板沉降监测方法，其特征在于，

当所述顶板的沉降值h大于所述预设标准沉降值时，所述隧道存在风险；或

当所述顶板的沉降值h小于或等于所述预设标准沉降值时，所述隧道安全。