[发明专利]隧道竖向沉降及拱壁压应力监测器及云端监测预警系统

说明书

本发明提供了一种隧道竖向沉降及拱壁压应力监测器及云端监测预警系统，所述监测器包括沉降感应机构、压应力感应机构以及用于传输沉降感应机构和压应力感应机构采集到的信号的数据处理器；所述沉降感应机构包括水平设置的左右两个水平激光感应仪，所述压应力感应机构包括应力感应器。利用激光感应仪接收与本监测仪相邻最近的四个监测器的激光感应仪信号并判断出与对应的感应仪所在的监测器的距离以及对应的监测器是否有角度偏差，从而判断出隧道是否发生竖向的沉降。同时通过压应力感应机构感应支护层和岩土层内部压力，从而监测拱璧应压力变化。

技术领域

本发明涉及一种用于检测隧道竖向沉降及拱璧压应力的装置以及由该装置组成的监测预警系统。

背景技术

随着我国经济建设的飞速提高，我国的基础设施建设也随之飞速发展，国家的基础设施的建设在我国大江南北大量开展。交通、水利水电等各种重大工程建设迎来了极大的发展，也极大的促进了各种长(深)隧道工程的建设。位于中国西南部的贵州省，山峦起伏叠嶂，多峡谷，交通运输建设工程施工不易且隧道建设居多。贵州省雨水充沛，在地貌特征上属于高原山地，境内地下水源丰富且地下溶洞资源丰富。不仅仅在隧道施工时非常容易引起涌水涌泥，还会在隧道的后期运营阶段造成安全隐患，而且由于隧道工程的特殊性，一旦发生安全隐患，将会是特别重大的安全事故，尤其是在贵州这种多隧道地区内，需要尽可能的对隧道各个区域的的拱璧内压应力变化和竖向沉降及进行实时监测预警。

一、拱璧内压应力变化主要是隧道内岩土的应力变化。在隧道施工的前期施工过程中会对山体进行爆破开挖洞体，在施工过程中对山体进行爆破开挖会产生巨大的能量并扩散至周围的岩体，并使周围的岩体发生破坏以及损伤。对隧道的开挖以及岩体的爆破将会打破山体原有的经过数万年时间沉淀才达到的应力平衡，将使山体应力重分布，使岩体内的裂缝处的应力状态发生改变，导致裂缝开始发展、贯通、开裂等一系列连锁反应。在隧道建成初期，通过人为施工加上各种支护等防护过程会在当时短暂的使岩体达到一个安全使用的平衡点，但是在随着隧道交付使用后后期的运营中，隧道岩体在开挖时候造成的应力重分布以及岩体的裂缝会随着时间的发展裂缝会不断的开展，应力也会随之改变，当应力增加到某一个阀值时，隧道支护防护工程将发生难以预料的破坏。

二、竖向沉降主要是隧道拱体的下沉。在隧道交付使用以后，随着隧道通车以后随着时间会在各种人为或者自然的因素在隧道内岩体裂缝或者地质结构薄弱处传递动力扰动、高渗透压作用下产生新的裂缝或裂纹持续开展，破坏多发生在裂缝等薄弱处，岩体发生破坏使地基下沉，隧道支护或隧道壁发生沉降。一旦隧道拱体发生沉降，隧道岩体内部应力变形剧烈，一旦发生事故后果不堪设想，所以对隧道的沉降监测也同样重要。

在贵州等西南地区山峦叠嶂，多峡谷，且雨水充沛。在贵州等地区修建高速公路多隧道，建造隧道的地方很多在偏远且不方便人为频繁去检测的地方，而且在山区地区容易发生滑坡和泥石流等自然灾害，给人身安全造成了很大的威胁。

发明内容

本发明提供一种隧道竖向沉降及拱壁压应力监测器及云端监测预警系统,通过沉降感应机构、压应力感应机构分别检测隧道竖向沉降和拱璧压应力。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种隧道竖向沉降及拱壁压应力监测器，包括沉降感应机构、压应力感应机构以及用于传输沉降感应机构和压应力感应机构采集到的信号的数据处理器；

所述沉降感应机构包括水平设置的左右两个水平激光感应仪，所述的左右两个水平激光感应仪排布在同一水平线上且工作端相背；还包括上下两个竖向激光感应仪，所述竖向激光感应仪与水平激光感应仪垂直，并且位于上方的竖向激光感应仪工作端向上倾斜，位于下方的竖向激光感应仪工作端向下倾斜；所述的激光感应仪能够发射激光信号并接受其他激光感应仪发出的激光信号；

所述压应力感应机构包括应力感应器。