一種分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的是提供一種長期穩(wěn)定性好、無零漂，不受電磁干擾、防雷的分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)，能夠及時診斷襯砌局部損傷的位置和程度，在事故發(fā)生前進(jìn)行預(yù)警。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)，所述水工隧洞包括巖壁側(cè)的邊頂拱噴錨支護(hù)及過水側(cè)的鋼筋混凝土襯砌，在鋼筋混凝土襯砌內(nèi)埋有環(huán)向主筋和軸向主筋，環(huán)向主筋每隔一段設(shè)置一環(huán)，軸向主筋布置于頂拱、左邊拱、右邊拱和底拱內(nèi)，其特征在于：在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，沿環(huán)向主筋綁扎分布傳感光纖，沿頂拱和左右邊拱內(nèi)的軸向主筋綁扎分布傳感光纖。本實(shí)用新型適用于水工隧洞工程。
【專利說明】
一種分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)。適用于水工隧洞工程。
【背景技術(shù)】
[0002]水工隧洞是水利水電樞紐中的重要組成部分之一，隧洞的襯砌結(jié)構(gòu)在工程的安全中具有重要作用，其投資在整個工程投資中也占據(jù)了很大一部分比例，一旦水工隧洞的襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫可能導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的垮塌，甚至影響工程的運(yùn)行和周邊環(huán)境的安全。
[0003]目前隧洞襯砌監(jiān)測儀器主要有鋼筋計、應(yīng)變計、測縫計等，鋼筋計用于監(jiān)測混凝土內(nèi)部鋼筋受力，以掌握襯砌鋼筋的受力狀態(tài);測縫計用于監(jiān)測混凝土襯砌與圍巖接縫開合狀態(tài);應(yīng)變計用于監(jiān)測混凝土應(yīng)變，以掌握襯砌的受力狀態(tài)。這些監(jiān)測方法僅能夠監(jiān)測某一點(diǎn)狀態(tài)，并且不能夠直接監(jiān)測襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫，需要進(jìn)行對應(yīng)的換算，在換算過程中涉及到眾多的假設(shè)，導(dǎo)致計算結(jié)果并不準(zhǔn)確。
[0004]分布式光纖傳感是一種新型的監(jiān)測技術(shù)，其基本原理是，將通常用于通訊的光纖加工為傳感光纜，通過探測光纖中背向傳播散射光信號的變化和時差，獲取環(huán)境量變化程度和位置。因此，僅需對一條光線路的一次測量，即可實(shí)現(xiàn)對沿線所有位置的應(yīng)變、溫度等信息的采集。并且，最新的光纖傳感整體性能有了較大提升，測量精度約ΙΟμε，空間分辨率
0.1m，對于局部裂縫非常敏感，而傳統(tǒng)點(diǎn)式傳感器，僅能在“預(yù)測的危險部位”布點(diǎn)，絕大部分范圍無法被監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種長期穩(wěn)定性好、無零漂，不受電磁干擾、防雷的分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)，能夠及時診斷襯砌局部損傷的位置和程度，在事故發(fā)生前進(jìn)行預(yù)警。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)，所述水工隧洞包括巖壁側(cè)的邊頂拱噴錨支護(hù)及過水側(cè)的鋼筋混凝土襯砌，在鋼筋混凝土襯砌內(nèi)埋有環(huán)向主筋和軸向主筋，環(huán)向主筋每隔一段設(shè)置一環(huán)，軸向主筋布置于頂拱、左邊拱、右邊拱和底拱內(nèi)，其特征在于:在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，沿環(huán)向主筋綁扎分布傳感光纖，沿頂拱和左右邊拱內(nèi)的軸向主筋綁扎分布傳感光纖。
[0007]在鋼筋混凝土襯砌底拱內(nèi)的軸向主筋上綁扎備用的分布傳感光纖。
[0008]所述分布傳感光纖為一維連續(xù)敷設(shè)的傳感光纖。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的分布傳感光纖，一次測量，即可獲取沿線各點(diǎn)的應(yīng)變分布，克服了傳統(tǒng)點(diǎn)式監(jiān)測的缺點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)從預(yù)判風(fēng)險位置到實(shí)際發(fā)現(xiàn)危險的突破，這對于大型工程的運(yùn)行期安全尤其關(guān)鍵;此外，光纖纖芯為石英材質(zhì)，線路中沒有電信號，所以具有長期穩(wěn)定性好、無零漂，不受電磁干擾、防雷等優(yōu)點(diǎn);本實(shí)用新型應(yīng)用分布式光纖傳感技術(shù)，能夠全面、有效地對隧洞襯砌運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，及時診斷襯砌局部損傷的位置和程度，在事故發(fā)生前進(jìn)行預(yù)警。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)布置圖。
[0011 ]圖2為本實(shí)用新型中分布傳感光纖的布置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1、2所示，本實(shí)施例為一種分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)，該水工隧洞包括巖壁側(cè)的邊頂拱噴錨支護(hù)2及過水側(cè)的鋼筋混凝土襯砌3，在鋼筋混凝土襯砌內(nèi)埋有環(huán)向主筋I(lǐng)和軸向主筋5，環(huán)向主筋I(lǐng)每隔一段設(shè)置一環(huán)，軸向主筋5布置于頂拱、左邊拱、右邊拱和底拱內(nèi)。在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，分布傳感光纖6沿環(huán)向主筋I(lǐng)及軸向主筋5的頂拱、左邊拱、右邊拱和底拱綁扎，且綁扎在鋼筋混凝土襯砌3底拱內(nèi)的軸向主筋5為備用的分布傳感光纖6;分布傳感光纖6為一維連續(xù)敷設(shè)的傳感光纖，一次測量即可獲取沿線各點(diǎn)的應(yīng)變分布，從而實(shí)現(xiàn)從預(yù)判風(fēng)險位置到實(shí)際發(fā)現(xiàn)危險的突破;且該光纖的纖芯為石英材質(zhì)，線路中沒有電信號，具有長期穩(wěn)定性好、無零漂，不受電磁干擾、防雷等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]本實(shí)施例的實(shí)施方式如下:
[0014](I)根據(jù)不同圍巖洞段、不同支護(hù)結(jié)構(gòu)型式及潛在的開裂部位，擬定光纖監(jiān)控的代表性區(qū)域，沿環(huán)向主筋I(lǐng)和軸向主筋5埋設(shè)分布傳感光纖6 ；
[0015](2)對于鋼筋混凝土襯砌3的環(huán)向應(yīng)變，分布傳感光纖6沿環(huán)向主筋I(lǐng)綁扎，粘結(jié)于混凝土襯砌內(nèi)，用于分析襯砌環(huán)向斷面的受力和變形情況，監(jiān)控裂縫的發(fā)展；
[0016](3)對于鋼筋混凝土襯砌3的軸向應(yīng)變，分布傳感光纖6沿軸向主筋5的頂拱、左邊拱、右邊拱和底拱綁扎，粘結(jié)于混凝土襯砌內(nèi)，以獲得整個監(jiān)測段內(nèi)頂拱和左右邊拱的軸向應(yīng)變分布數(shù)據(jù)，用于判定異常變形和裂縫發(fā)生的位置和程度；
[0017](4)分布傳感光纖6本身具有一定強(qiáng)度，可以用塑料綁線沿鋼筋臨時固定，綁扎時注意使光纜繃直;混凝土澆筑后，光纜凝固于混凝土中，隨混凝土變形而產(chǎn)生應(yīng)變;裂縫發(fā)生后，該處的應(yīng)變測量值會發(fā)生突變，起到準(zhǔn)確的預(yù)警作用。
【主權(quán)項】
1.一種分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)，所述水工隧洞包括巖壁側(cè)的邊頂拱噴錨支護(hù)(2)及過水側(cè)的鋼筋混凝土襯砌(3)，在鋼筋混凝土襯砌內(nèi)埋有環(huán)向主筋(I)和軸向主筋(5)，環(huán)向主筋(I)每隔一段設(shè)置一環(huán)，軸向主筋(5)布置于頂拱、左邊拱、右邊拱和底拱內(nèi)，其特征在于:在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，沿環(huán)向主筋(I)綁扎分布傳感光纖(6)，沿頂拱和左右邊拱內(nèi)的軸向主筋(5)綁扎分布傳感光纖(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)，其特征在于:在鋼筋混凝土襯砌(3)底拱內(nèi)的軸向主筋(5)上綁扎備用的分布傳感光纖(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式光纖監(jiān)測水工隧洞襯砌裂縫的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述分布傳感光纖(6)為一維連續(xù)敷設(shè)的傳感光纖。
【文檔編號】G01B11/16GK205482823SQ201620022088
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月11日
【發(fā)明人】劉寧, 陳云華, 張洋, 周曉明, 陳念輝
【申請人】中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司