[发明专利]隧道顶板监测装置及隧道顶板沉降监测方法

说明书

本发明提供了一种隧道顶板监测装置及隧道顶板沉降监测方法。其中，隧道的顶板包括待施工段和已施工段，隧道顶板监测装置包括：管体；光纤光栅倾角计，光纤光栅倾角计设置在管体上；固定组件，管体通过固定组件与待施工段和已施工段均连接，当顶板发生沉降时，光纤光栅倾角计能够通过监测管体的倾斜情况以监测顶板的沉降情况；解调仪，光纤光栅倾角计与解调仪连接，以处理光纤光栅倾角计的监测参数。本发明解决了现有技术中的隧道顶板监测不方便的问题。

技术领域

本发明涉及工程建筑技术领域，具体而言，涉及一种隧道顶板监测装置及隧道顶板沉降监测方法。

背景技术

随着公路铁路隧道的大量修建，隧道顶板沉降导致的隧道大规模变形、冒顶和坍塌事故时常发生，加强隧道顶板沉降监测刻不容缓，目前隧道主要的监测方式有全站仪和水准仪测量：全站仪监测运用广泛，需要人工逐点监测，耗时耗力，且不能实时监测，同时测量精度受人为因素大，误差较大；静力水准监测能实现一定程度的自动化和数字化，在隧道结构沉降监测中经常使用，但体积较大不便安装，且不适用与高差变化较大区段，并受环境影响较大。且一些传感器装设在隧道内壁后常会出现数据紊乱等质量问题，从而导致监测数据的可靠性较低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种隧道顶板监测装置及隧道顶板沉降监测方法，以解决现有技术中的隧道顶板监测不方便的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种隧道顶板监测装置，隧道的顶板包括待施工段和已施工段，隧道顶板监测装置包括：管体；光纤光栅倾角计，光纤光栅倾角计设置在管体上；固定组件，管体通过固定组件与待施工段和已施工段均连接，当顶板发生沉降时，光纤光栅倾角计能够通过监测管体的倾斜情况以监测顶板的沉降情况；解调仪，光纤光栅倾角计与解调仪连接，以处理光纤光栅倾角计的监测参数。

进一步地，固定组件包括：卡箍，卡箍套设在管体外部；膨胀紧固件，卡箍与膨胀紧固件连接，并通过膨胀紧固件将管体固定在已施工段上。

进一步地，固定组件包括：锚固体，锚固体固定连接在待施工段上；螺杆体，螺杆体与锚固体连接，螺杆体的远离锚固体的一端具有垫片结构，管体支撑在垫片结构上。

进一步地，管体具有多段，光纤光栅倾角计为多个，多个光纤光栅倾角计沿管体的延伸方向间隔设置在管体内，且每段管体内均设置有至少一个光纤光栅倾角计。

进一步地，多个光纤光栅倾角计之间通过光缆连接后与一个解调仪连接。

进一步地，管体的侧壁的一部分向远离管体的中心轴的方向隆起以形成容置部，光纤光栅倾角计容纳在容置部内。

根据本发明的另一方面，提供了一种隧道顶板沉降监测方法，采用上述的隧道顶板沉降监测装置，隧道顶板沉降监测方法包括：隧道顶板沉降监测装置安装在隧道的顶板上，将隧道顶板沉降监测装置安装在顶板上时，隧道顶板监测装置的管体的一部分固定在待施工段上，管体的另一部分固定在已施工段上；隧道顶板沉降监测装置的光纤光栅倾角计用于监测隧道的顶板的沉降值；将顶板的沉降值与预设标准沉降值进行比较，以确定隧道是否会发生坍塌。

进一步地，在隧道顶板沉降监测装置安装在隧道的顶板上的过程中，调整管体的位置，以使管体的轴线与已施工段的表面平行。

进一步地，待隧道顶板沉降监测装置安装在顶板上后，将隧道顶板监测装置的光缆与跳线熔接在一起，然后用光纤打光笔检查光缆是否有断点，若无断点，将跳线与隧道顶板监测装置的解调仪连接。

进一步地，当隧道的顶板沉降时，发生沉降的顶板的沉降值h与对应的管体上的光纤光栅倾角计检测到的倾斜角度θ的关系为：

h＝L×tanθ，

其中，h为顶板的沉降值，单位为米；L为每段管体的长度，单位为米；θ为光纤光栅倾角计检测到的倾斜角度。