[发明专利]一种基于光纤传感的顶管管节内壁混凝土应力监测方法

说明书

本发明公开一种基于光纤传感的顶管管节内壁混凝土应力监测方法，包括以下步骤：S1、将管节环清洁后做好光缆布设指示线，涂刷环氧树脂胶水；S2、向布设光缆，用滚轮按压密实光缆；S3、在光缆上部再次涂刷一层环氧树脂胶水，再用布基胶带临时固定光缆，环氧胶水固化；S4、将光缆与数据采集设备连接，通过测量光纤中的背向自然布里渊散射光的频率漂移量及反射波长漂移量，计算光纤的应变量，进而测得到管节内壁混凝土应力变化。本发明通过在设管节的三个断面设置环形玻璃纤维复合基光缆，通过数据采集设备测量光纤中的背向自然布里渊散射光的频率漂移量及反射波长漂移量，进而计算光纤的应变量用于表征混凝土应力变化。

技术领域

本发明涉及顶管应力监测领域，具体的是一种基于光纤传感的顶管管节内壁混凝土应力监测方法。

背景技术

顶管技术作为一项非开挖技术，具有施工速度快、自动化程度高、节省人力资源、与环境协调相处等优势，已经越来越多地运用到地下隧道建设过程中。为了实现长距离顶管，应尽可能减小并克服管道与周围土或者围岩之间的摩擦力，常见的措施包括施做中继间减小顶进距离、增大顶力以及管道周围注射润滑材料等。然而，在复杂地质条件下，长距离顶管还是经常会碰到顶进受阻的情况，及时脱困才能保证工程顺利。

目前，通常在在管道内部周边布设监测仪器是能获得管道在施加顶力条件下应力变化，据此，可以判断顶力传递距离，找出消耗顶力较大的管道，以便采取针对性措施脱困，以使顶管施工顺利进行。但是现有技术缺少对管节内壁的混凝土应力检测，当管节内部受阻时无法准确判断受阻位置，从而无法及时处理，严重影响顶管工程的施工进度。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种基于光纤传感的顶管管节内壁混凝土应力监测方法，通过在设管节的三个断面设置环形玻璃纤维复合基光缆，通过数据采集设备测量光纤中的背向自然布里渊散射光的频率漂移量及反射波长漂移量，进而计算光纤的应变量用于表征混凝土应力变化。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于光纤传感的顶管管节内壁混凝土应力监测方法，包括以下步骤：

S1、将管节环向布设光缆位置结构体表面清洁干净，去除杂质后在结构体表面做好光缆布设指示线，在布设指示线按照一定宽度涂刷一层环氧树脂胶水；

S2、在涂抹胶水上沿着一个方向布设光缆，采用滚轮按压密实光缆，使光缆与胶水充分接触；

S3、待光缆布设完成后，再在光缆上部再次涂刷一层环氧树脂胶水，再次用滚轮按压密实然后采用布基胶带临时固定光缆，防止光缆脱落，待环氧胶水固化24h左右即可牢固的固定在结构体表面并和结构体实现良好的耦合；

S4、将光缆与数据采集设备连接，通过测量光纤中的背向自然布里渊散射光的频率漂移量及反射波长漂移量，计算光纤的应变量，进而测得到管节内壁混凝土应力变化。

优选地，光缆为玻璃纤维复合基光缆，光缆内嵌入0.9mm高传递紧包护套应变感测光缆。

优选地，步骤S1中布设光缆位置分别在设管节的三个断面，光缆沿管节内壁环向设置。

优选地，数据采集设备为分布式光纤应变解调仪或柜式模块化光纤光栅设备。

优选地，数据采集设备为分布式光纤应变解调仪，则光纤的应变量根据下式计算：

式(Ⅰ)中：v_B(ε)是应变为ε时的布里渊频率的漂移量；

v_B(0)是应变为0时的布里渊频率的漂移量；

为比例系数；

ε为光纤的应变量。