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隧道防坍塌预警监测技术研究

文档名称:隧道防坍塌预警监测技术研究
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文档名称:隧道防坍塌预警监测技术研究
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上传者:juxianyx
添加时间:2019/05/07
内容摘要:
地矿测绘2013,29(1):8~10
CN53-1124/ TD ISSN1007-9394
Surveying and Mapping of Geology and Mineral Resources
隧道防坍塌预警监测技术硏究
王洪战
(中铁隧道勘测设计院有限公司,天津300133
摘要:为了预防隧道坍塌,总结隧道防坍塌预警监测技术的关键点。提出一种基于雷达技术的围岩位移传感器自动化监测方
法,并介绍了系统原理、基本组成、设备现场安装和监测数据精度
关键词:隧道;防坍塌;监测系统;雷达传感器
中图分类号:P258;TU196
文献标识码
文章编号:1007-9394(2013)01-0008-003
Research on Early Warning and Forecasting Monitoring Measurement Technology
of Prevention Tunnel Collapse
WANG Hong-zhan
( China Railway uel Suey & Design Institute o. d anin 300133, China
Abstract: In order to prevent tunnel collapse, this paper sums up the key points of early warning and monitoring
technology of the tunnel collapse and tunnel monitoring project. The paper presents a method based on radar technology
of surrounding rock displacement sensor automatic monitoring method, introduces the system principle, basic compo
nents, installation and monitoring data accuracy
Key words: tunnel; prevention tunnel collapse; monitoring system
radar sensor
0引言
有线与无线相结合的方式进行传输,实现数据传输的网络化,快
速传输数据信息。
隧道是一个隐蔽工程,很多隧道工程建设实践表明,因监测測1.3预分析判断的标准
数据不及时或者数据不准确而盲目施工,由此带来的隧道洞内
对采集的数据要进行定性和定量分析,变形需考虑累计变
塌方、冒顶、涌水、岩爆等灾害时有发生日。为了将隧道施工现形量和变化速率2个参数,数据的判识标准以安全和保守为原
场状况、测量数据变化情况实时、自动的统计并反馈给管理人则,以小时计的变形作为判断依据,做到对监测设计的自动判识
员,为施工安全管理者提伏辅助决策手段,为隧道施工安全增加与人工判识的结合,实现动态实时化,及时发现坍塌险情,做到
更多的保障,隧道防坍埙预警监测就成了隧道施工主要研究的智能化,自动判释隧道变形。
课题。为了规避施工风险、预防隧道施工过程中坍塌事故发生
保证隧道施工安全和工程质量,隧道防坍塌预报预警监测方法2监测项目选取
研究就显得尤为重要2-3】。
隧道防坍塌要树立“安全第一”的理念,应坚持以下原则:
对隧道防坍塌预警监测技术进行研究可以实现对工程本身由险情导向预警,由事故导向安全,做到临坍塌报警,实现安全
安全状况、施工现场数据变化信息有一个全面、及时、准确的掌逃生。隧道监测项目较多(见表1),隧道内部以拱顶下沉、收敛
,从而避兔事故发生,实现施工管理的现代化信息化,为隧道等围岩变化作为重点监测项目,其他为辅。
的安全建设提供新的安全管理理念和强有力的保障。
1隧道防坍塌预监测关键点
表1隧道监控量测项目
Tab. I Tunnel monitoring and measurement item
1.1监测数据的采集
序号监控量测项目常用量测仪器
备注
数据采集要做到自动化、智能化,同时要考虑与传统人工方1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪
法相结合,做到初支完成后能进行自动化监测工作。
拱顶下沉
水准仪、钢挂尺或全站仪
2采集数据的传输
净空变化
收敛计、全站仪
数据的传输要考虑时效性、有效性,要做到有线、无线或者4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪隧道泼埋段
收稿日期:2013-01-13
第29卷第1期
王洪战:隧道防坍塌预警监测技术研究
9
3.1原理与基本组成
3监测方法研究
系统由传感器节点、网络和监控中心3部分组成。传感器
根据开挖、初支、衬砌不同地段选择合适的监测方法,做到节点包含基于雷达技术的围岩位移智能传感器、湿度传感器、气
人工监测方法与自动化监测方法的相结合。并根据施工现场情体浓度传感器,其中,围岩位移智能传感器包括天线、接收机、发
况确定采用人工监测还是自动化监测方法。当采用人工监测射机、信号处理模块、网络模块,负责对围岩位移进行实时监测。
时,应对人工监测方法完成的隧道拱顶下沉、收敛、围岩压力、结传感器发射X波段或K波段电磁波,电磁波遇到围岩及被测目
构应力爆破振动等数据进行统计分析,超过警戒值的应发出预标后发生反射,反射波经雷达接收天线接收后由信号处理机提
报警通知,并供管理者决策。自动化监测是通过监测仪器、取目标信息,得到被测目标的距离、方位、精确位移、运动趋势等
元器件自动连续监测隧道的变形数据并传送到指定系统,遇到参数。
险情能及时预警,实现全自动、无人值守,实时报警。
嵌入式控制CPU通过获得围岩位移信息及各传感器信息,
本文主要介绍一种基于雷达技术的围岩位移传感器自动化再确定围岩的坐标,即根据雷达上报的目标相对位置再叠加上
监测方法。利用该方法可对隧道拱顶下沉、收敛等监测项目进数字里程确定的雷达中心位置得到位移坐标,最后提供整个传
行自动化监测,监测的成果按指定格式通过网络自动传输到指感器的物联网接口,通过物联网接口接收远程监控中心的控制
定数据库或者电脑中,从而实现重点部位施工过程中实时监控命令,并将本地监测数据通过网络进行传输。系统框架,如图1
量测,动态掌握隧道施工的安全状况。
所示。
传感器节点
温湿度传感器
雷达传感器
以太网

激励产生
发射机
WiF接口
Interne
嵌入式控制

信号处理
数字罗盘
接收机
天线
数据存储
传感器节点
数据监控
图1基于雷达技术的国岩位移传感器自动监测系统框架示意图
Fig. 1 Framework diagram of wall rock displacement sensor auto-monitoring system based on radar technical
3.2设备安装与监测实施
监测装置安装在隧道开挖的掌子面和二村之间,每2个监
测断面安装1台数据采集传感器。该设备通过转动驱动位移传
感器不间断测量隧道内壁与转动台的距离,实现对隧道的变形
监测(如图2所示)。在每个监测断面上,监测设备对该断面围
岩四周进行监测,得到收敛和拱顶下沉变化数据。
设备安装方法:用冲击钻
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