[发明专利]隧道顶板沉降监测机构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沉降监测机构及隧道顶板沉降监测方法。其中，隧道顶板沉降监测机构包括安装组件和光纤光栅液位计，光纤光栅液位计与解调仪连接，安装组件包括：管体，光纤光栅液位计设置在管体内；多个固定件，管体通过固定件与隧道的顶板连接；泵体，泵体与管体的一端连接以向管体中通入液体。本发明解决了现有技术中隧道顶板的实时监测不方便的问题。

技术领域

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

背景技术

目前隧道施工中，普遍存在隧道顶板下沉的问题，隧道中拱顶的下沉可能引发隧道及周边建筑设施的重大安全风险或事故，但目前隧道安全检测技术手段、标准建设等方面仍处于探索阶段，使用的监测方法操作复杂、效率不高，且往往不能进行实时有效的监测，将现场状况实时的反馈出来。同时，监测精度与工作人员的操作有关，导致其测量误差较大，这导致了由于隧道掌子面顶板脱落引起的工程事故频繁发生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种隧道顶板沉降监测机构及隧道顶板沉降监测方法，以解决现有技术中隧道顶板的实时监测不方便的问题。

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沉降监测机构，包括安装组件和光纤光栅液位计，光纤光栅液位计与解调仪连接，安装组件包括：管体，光纤光栅液位计设置在管体内；多个固定件，管体通过固定件与隧道的顶板连接；泵体，泵体与管体的一端连接以向管体中通入液体。

进一步地，光纤光栅液位计为多个，多个光纤光栅液位计沿管体的延伸方向间隔设置在管体内，顶板具有多段，各段顶板对应的管体的管段内均对应有至少一个光纤光栅液位计。

进一步地，多个光纤光栅液位计之间通过光缆连接后与一个解调仪连接。

进一步地，管体为波纹管。

进一步地，波纹管沿隧道的延伸方向设置且波纹管远离泵体的一端设置有向上延伸的伸出段，且伸出段的端部具有开口结构，开口结构的端部相比于波纹管靠近顶板。

进一步地，安装组件还包括水箱，水箱与泵体连接并设置在隧道的底部的内壁上。

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机构，隧道顶板沉降监测方法包括：隧道顶板沉降监测机构安装在隧道的顶板上；隧道顶板沉降监测机构的光纤光栅液位计用于监测隧道的顶板的沉降值；将顶板的沉降值h与预设标准沉降值进行比较，以确定隧道是否会发生压塌。

进一步地，将隧道顶板沉降监测机构固定到隧道的顶板上后，隧道顶板沉降监测机构的泵体将恒稳压力的液体注入隧道顶板沉降监测机构的管体内，以使管体内充满液体且无气泡。

进一步地，当隧道的顶板沉降时，发生沉降的顶板处的沉降值h与对应的光纤光栅液位计检测到的波长λ的关系为：

其中，K_p为光纤光栅液位计的液位与波长的比值，K_t为波长偏移量与温度的比值，λ₀为光纤光栅液位计的初始波长，T₀为λ₀检测时的温度值，T为λ检测时的温度值，ρ为管体内的液体的密度，g为重力加速度。

进一步地，当顶板的沉降值h大于预设标准沉降值时，隧道存在风险；或当顶板的沉降值h小于或等于预设标准沉降值时，隧道安全。

应用本发明的技术方案，通过将光纤光栅液位计设置在充满液体的管道内，管道固定在隧道顶板上，使得当隧道的顶板沉降时，管体也发生沉降，进而根据光纤光栅液位计的液体压力的变化计算得到相应的沉降值，该隧道顶板沉降监测机构能够对隧道的顶板的沉降状态进行实时监测，同时采用解调仪使得整个过程不需要大量人工参与，方便准确。

附图说明