隧道围岩径向应力应变分布式监测技术

摘要

本发明属于岩土工程监测技术领域，涉及一种基于分布式光纤传感技术的隧道围岩径向变形分布式监测技术；将分布式光纤传感器通过支撑杆件送至径向监测孔的孔底；孔口处通过孔口固定系统将支撑杆件(1)、注浆排气管(13)，封堵于孔内；注浆孔(4)通过注浆管连接至注浆机，通过向孔内注入与围岩变形模量相匹配的浆液，填充光纤传感器与围岩间空隙，使光纤传感器与围岩协调变形；光纤传感器包括分布式光纤应变光纤传感器和温度光纤传感器，将各个监测孔的分布式光纤传感器熔接串联接至光纤应变分析仪BOTDR；通过对接受到的布里渊背向散射光功率的测量，完成光纤上各点的布里渊频移的测量和定位功能；根据布里渊频移与应变和温度之间的线性关系，可以得到围岩内部径向上应变分布和温度分布进而对围岩的稳定性作出评价和预测。

主权项

一种隧道围岩径向应力应变分布式监测方法，其特征是：沿隧道径向钻取监测孔；将分布式光纤传感器通过固定支撑系统的支撑杆件送至径向监测孔的孔底；孔口处通过孔口固定系统固定支撑杆件、注浆排气管并封堵孔口；通过注浆方式填充光纤传感器与围岩空隙，使光纤传感器与围岩协调变形；分布式光纤传感器包括分布式光纤应变传感器和温度补偿光纤传感器，分布式光纤应变传感器通过弹簧秤施加定量预拉力；温度补偿光纤传感器不施加预拉力；所述分布式光纤应变传感器为GFRP加强型紧套单模光纤传感器，用于应变量的监测；所述温度补偿光纤传感器为铠装松套单模光纤传感器，用于长期监测中的应变量的温度补偿；将各个监测孔的分布式光纤传感器熔接串联接至光纤应变分析仪BOTDR；应变量和温度的传感均基于布里渊背向散射，通过对接受到的布里渊背向散射光功率的测量，完成光纤上各点的布里渊频移的测量和定位功能；根据布里渊频移与应变和温度之间的线性关系，可以得到围岩内部径向上应变分布和温度分布，剔除温度的影响，就得到隧道围岩径向上的应变分布；通过对测量的应变分布进行乘积、求和运算得到围岩径向的变形，进而对围岩的稳定性做出评价和预测；所述监测孔孔径为70mm至90mm，监测孔长度选取围岩松动圈计算值或经验值的1.5倍以上，使监测孔穿越围岩松动圈的底部达到围岩稳定区域。