[发明专利]一种插片式隧道接缝位移传感器

说明书

本发明公开了一种插片式隧道接缝位移传感器，包括分布式应变传感光纤及多组插片、固定底座、触发垫块，插片安装在固定底座上，固定底座安装于隧道接缝的一侧，触发垫块相对于固定底座安装于隧道接缝的另一侧且高度可以调节，插片的尖部越过隧道接缝与触发垫块接触，相邻两组插片、固定底座及触发垫块相对于隧道接缝错位对称设置，分布式应变传感光纤对称黏贴于插片的正反两面上，将多组插片串联连接，分布式应变传感光纤接入分布式应变解调仪。该传感器以分布式光纤应变传感技术为基础，创新设计插片式新型隧道接缝错动位移传感器的结构，具有安装效率高、覆盖范围广、测点数量多、耐久性好的优点，为保障盾构隧道结构安全提供了新的手段。

技术领域

本发明涉及隧道安全监测技术领域，尤其是一种插片式隧道接缝位移传感器。

背景技术

对于地铁盾构隧道，接缝错动变形是隧道结构安全监测的重要内容，由于采用混凝土管片拼接的方式进行建造，管片接缝遍布隧道各处。在长达百年的设计使用寿命中，随着隧道周围岩土体力学环境的变化、累积列车荷载的作用和隧道结构自身性能退化等多方面不利因素的联合作用，接缝容易产生错动变形，若不及时发现，将进一步发展，引起隧道漏水、变形增大，威胁隧道的正常使用，甚至存在导致结构坍塌的危险。

目前，隧道变形一般采用的监测技术主要有收敛尺、位移计、激光扫描、巴赛特收敛系统、棱镜全站仪等。上述方法对于隧道接缝的变形监测均存在不足。收敛尺、激光扫描、巴赛特收敛系统主要针对隧道环向的变形测量，不适用于隧道接缝。棱镜全站仪测点数量少，能够覆盖的长度范围有限，并且在光线条件差和视线遮挡的条件下无法使用。位移计的成本较高，测点数量有限，无法对大量隧道接缝进行大范围的广泛监测。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种插片式隧道接缝位移传感器。针对隧道结构变形监测的需求，重点解决盾构隧道接缝错动位移监测中存在的目标位置多、分布范围广、耐久性要求高、安装困难等难题。该传感器以分布式光纤应变传感技术为基础，创新设计插片式新型隧道接缝错动位移传感器的结构，具有安装效率高、覆盖范围广、测点数量多、耐久性好的优点，为保障盾构隧道结构安全提供了新的手段。

一种插片式隧道接缝位移传感器，包括分布式应变传感光纤及多组插片、固定底座、触发垫块，所述插片安装在固定底座上，所述固定底座安装于隧道接缝的一侧，触发垫块相对于固定底座安装于隧道接缝的另一侧且高度可以调节，所述插片的尖部越过隧道接缝与触发垫块接触，相邻两组插片、固定底座及触发垫块相对于隧道接缝错位对称设置，所述分布式应变传感光纤对称黏贴于插片的正反两面上，将多组插片串联连接，所述分布式应变传感光纤接入分布式应变解调仪。

作为上述技术方案的优选，所述触发垫块包括垫块底座、调节臂、随动臂、触发窄条及高度调节斜撑，所述调节臂和随动臂平行设置，垫块底座和触发窄条平行设置，调节臂和随动臂的两端分别铰接于垫块底座和触发窄条的首尾两端，所述高度调节斜撑的一端与垫块底座铰接，高度调节斜撑沿其杆件长度方向设有滑动槽，调节臂上固定有穿过滑动槽的限位杆，高度调节斜撑通过限位螺栓与调节臂固定连接。

作为上述技术方案的优选，所述插片包括一体成型的固定部和感知部，所述固定部为长方形，用于与固定底座连接，所述感知部为等腰三角形，受触发窄条挤压会发生变形，所述分布式应变传感光纤黏贴于插片的中心线上。

作为上述技术方案的优选，在初始状态下，插片与触发窄条接触时，感知部的初始变形小于0.5mm，保持插片与触发窄条接触但不被施加明显初始应力。

作为上述技术方案的优选，所述固定底座上设有U型槽，所述插片固定于U型槽内。

作为上述技术方案的优选，所述插片采用变形良好的弹性材料制成，包括塑料、纤维复合材料及金属材料。

作为上述技术方案的优选，所述分布式应变解调仪采用基于光纤布里渊或瑞利散射原理的分布式应变解调仪，其型号包括BOTDA、BOTDR、DPP-BOTDA、BOFDA、BOCDA、OBR、OFDR。