1.本实用新型涉及隧洞安全监测技术领域，具体涉一种水工隧洞安全监测结构。
背景技术：
2.为了保证输水隧洞的安全运行，需要设置安全监测仪器对隧洞的变形量进行实时的监测与反馈，以便可以及时分析隧洞结构安全状态，采取相应措施进行应对。目前的监测仪器一般采用混凝土应变计、钢筋应力计对隧洞内部受力以及变形量进行监测，施工时，传感器被预埋在结构体内部，传感器被混凝土包裹。但是，传感器无法维护，一旦传感器发生损坏，就无法使用。
技术实现要素：
3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的隧洞监测结构中传感器无法维护，一旦传感器发生损坏，就无法使用的缺陷，从而提供一种水工隧洞安全监测结构。
4.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
5.本实用新型提供一种水工隧洞安全监测结构，至少包括：隧洞主体；第一应变式传感器，设置在所述隧洞主体的内壁上，且沿所述隧洞主体的内壁周向间隔设置，适于监测环向应变；渗压传感器，设置在所述隧洞主体的变形缝内，适于监测隧洞内、外层间水压力。
6.进一步地，该水工隧洞安全监测结构还包括第二应变式传感器，设置在所述隧洞主体的变形缝表面，且沿所述隧洞主体的变形缝表面周向间隔设置；其中，所述第二应变传感器与所述渗压传感器位于所述隧洞主体的同一径向切面上，适于监测所述变形缝的轴向应变。
7.进一步地，该水工隧洞安全监测结构还包括第一温度传感器，设置在所述隧洞主体的内壁上，所述第一温度传感器与所述第一应变式传感器位于所述隧洞主体的同一径向切面上。
8.进一步地，该水工隧洞安全监测结构还包括第二温度传感器，设置在所述隧洞主体的内壁上，所述第二温度传感器与所述第二应变式传感器位于所述隧洞主体的同一径向切面上。
9.进一步地，每个所述第一应变式传感器以及所述第二应变式传感器的表面均覆盖有
碳纤维布。
10.进一步地，所述隧洞主体包括外层与内层，所述内层与外层之间设置有防水层；所述变形缝位于所述内层上；所述第一应变式传感器设置在所述内层的内壁上。
11.进一步地，该水工隧洞安全监测结构还包括连接线以及测试箱；所述连接线的一端适于与所述第一应变式传感器所述第二应变式传感器、所述第一温度传感器、所述第二温度传感器以及所述渗压传感器连接，另一端与所述测试箱相连；所述测试箱位于地表上的预设位置。
12.进一步地，该水工隧洞安全监测结构还包括防水连接器；所述防水连接器设置于所述隧洞主体的排气管上，所述连接线与所述测试箱通过所述防水连接器相连。
13.进一步地，所述连接线为铠装光纤。
14.本实用新型技术方案，具有如下优点：
15.本实用新型提供的水工隧洞安全监测结构，将第一应变式传感器设置在隧洞主体的内壁上，第一应变式传感器发生损坏后，便于更换，无需破坏隧洞结构，维护成本更低，也不会对隧洞的主体造成一定的损伤。而且，多个第一应变式传感器沿隧洞主体的内壁周向间隔设置，有利于提高监测效果。同时，还在隧洞主体的变形缝内设置有渗压传感器，可以监测隧洞内、外层间水压力，便于对隧洞主体安全进行更加全面的监测。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例中水工隧洞安全监测结构的示意图；
18.图2为本实用新型实施例中水工隧洞安全监测结构中隧洞主体中间段的剖视图；
19.图3为本实用新型实施例中水工隧洞安全监测结构中隧洞主体变形缝处的剖视图。
20.附图标记说明：
21.1、隧洞主体；
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2、第一应变式传感器；
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3、第一温度传感器；
22.4、连接线；
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5、排气管；
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6、排气阀；
23.7、防水连接器；
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8、测试箱；
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9、外层；
24.10、内层；
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11、渗压传感器；
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12、第二应变式传感器；
25.13、第二温度传感器；
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14、防水层；
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15、变形缝。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
30.图1为本实用新型实施例中水工隧洞安全监测结构的示意图；图2为本实用新型实施例中水工隧洞安全监测结构中隧洞主体中间段的剖视图；如图1与图2所示，本实施例提供一种水工隧洞安全监测结构，至少包括：隧洞主体1；隧洞主体1包括外层9与内层10，以及设置在两者之间的防水层14，外层9与内层10同心设置；外层9可以到一定的防护支护效果。
31.其中，第一应变式传感器2设置在内层10的内壁上，多个第一应变式传感器2沿内层10的内壁的周向间隔设置。其中，第一应变式传感器2的数目可以根据需要进行设计，例如，可以为五个。例如，第一应变式传感器2的数目也可以为八个，相邻两个第一应变式传感器2之间的间隔可以相等，此时，相邻两个第一应变式传感器2之间的圆心角为45
°
。例如，可以采用粘接的方式将第一应变式传感器2固定在内层10的内壁上，粘贴前用砂纸把内层10表面的污物打磨掉，使粘接牢靠。
32.本实施例中，该水工隧洞安全监测结构还包括温第一度传感器3，设置在隧洞主体1的内壁上，第一温度传感器3与第一应变式传感器2位于隧洞主体1的同一径向切面上。其中，该径向切面指的是垂直于隧洞主体1内水体流动方向的平面，例如，可以采用粘接的方式将第一温度传感器3固定在内层10的内壁上。如此设置，可以及时获取目标监测位置的温度信息，利用温度补偿校准应变监测数据。
33.图3为本实用新型实施例中水工隧洞安全监测结构中隧洞主体变形缝处的剖视图；如图3所示，本实施例中，内层10上间隔一定间隔设置有变形缝15，可以在内层10上具有变形缝15处的端面设置渗压传感器11，用于监测外水压。其中，可以采用粘接的方式将渗压传感器11固定在内层10上。其中，安装渗压传感器之后，可以采用补缝剂对变形缝15进行填充。
34.本实用新型提供的水工隧洞安全监测结构，将第一应变式传感器设置在隧洞主体的内壁上，第一应变式传感器发生损坏后，便于更换，无需破坏隧洞结构，维护成本更低，也不会对隧洞的主体造成一定的损伤。而且，多个第一应变式传感器沿隧洞主体的内壁周向间隔设置，有利于提高监测效果。同时，还在隧洞主体的变形缝内设置有渗压传感器，可以监测外水压力，便于对隧洞主体进行更加全面的监测
35.本实施例中，除了在隧洞主体1的中间段设置第一应变式传感器2与第一温度传感器3外，还可以在变形缝15处设置第二应变式传感器12与第二温度传感器13。例如，第二应变式传感器12可以有三个，分别设置在十二点、三点以及九点位置，误差不超过1cm，三个第二应变式传感器12均粘接在内层的内壁的补缝剂上。采用多段多点位的监测方式，便于对隧洞主体1进行更加全面的监测，有利于提高监测效果。
36.本实施例中，每个第一应变式传感器2、第二应变式传感器12、第一温度传感器3以及第二温度传感器13的表面均覆盖有碳纤维布。例如，碳纤维布的宽度可以为5cm。粘接方式如下：首先，将粘贴基面打磨出新混凝土面，面上无尘、凹凸；之后，按规定比例掺兑粘合剂，其中，一次掺兑量要小，按施工人员多少，3－4人一次掺兑1kg左右；之后，稍加静置，立即涂抹，尽量在40分钟内用完；其中，涂胶的厚度以贴布用滚轮压后，胶挤渗到布面为好。
37.本实施例中，该水工隧洞安全监测结构还包括连接线4以及测试箱8；连接线4的一端可以将多个第一应变式传感器2和/或第二应变式传感器12、第一温度传感器3、第二温度传感器13以及渗压传感器11串联连接，另一端可以通过防水连接器7与测试箱8相连；测试箱8位于地表上的预设位置，用于方便用户采集记录数据。
38.本实施例中，该水工隧洞安全监测结构还包括排气管5与排气阀6；隧洞主体1的顶部设置有排气口，排气管5的一端插置在该排气口内，并进行密封处理，另一端朝靠近地面的方向伸出。
39.排气阀6与排气管5伸出地面的一端相连，并进行密封处理。例如，可以在排气阀6与防水连接器7之间设置三通阀，三通阀的一向连接原铜球阀，一向接新的同径铜阀及防水连接器7。其中，防水连接器7可以安装在排气管5上。
40.连接线4远离应变式传感器2的一端依次穿过排气口、排气管5、排气阀6以及防水连接器7，最后与测试箱8相连。
41.本实施例中，连接线4为铠装光纤，其中，可以利用线卡将连接线4固定在内层10的内壁上。或者沿隧洞主体1的管壁、排气管5的内壁粘贴敷设，粘贴前用砂纸把表面的污物打磨掉，保证牢固性。连接线4的表面也可以覆盖有碳纤维布。如此设置，有利于提高连接线4的耐磨性与耐腐蚀性。
42.使用时，可以结合工程检修，连续采集空管、充水阶段、稳水阶段数据，正常供水期可按每周采集一次；根据采集的数据，分析隧洞在不同工况下的内表面、接缝变形和外渗压情况，分析评估结构体受力变化和渗漏情况。
43.综上，本实用新型中的水工隧洞安全监测结构，利用排气管5出线，不破坏现有设施，保证管道设备安全。
44.本实用新型中的水工隧洞安全监测结构，外贴式的第一应变式传感器及第二应变式传感器可后期布设，可用于对原内部传感器损坏严重的断面进行补偿监测，也可用于增加监测断面，对后期发现的病害隧洞段进行安全监测，并可对隧洞主体环向应变、轴向应变、变形缝变形、外部渗压、温度等进行一体化监测，灵活配置监测点数量。同时，对于输水隧洞，解决了传感器布设、布线、内外连接等问题。
45.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。技术特征：
1.一种水工隧洞安全监测结构，其特征在于，至少包括：隧洞主体；第一应变式传感器，设置在所述隧洞主体的内壁上，且沿所述隧洞主体的内壁周向间隔设置，适于监测环向应变；渗压传感器，设置在所述隧洞主体的变形缝内，适于监测隧洞内、外层间水压力。2.根据权利要求1所述的水工隧洞安全监测结构，其特征在于，还包括第二应变式传感器，设置在所述隧洞主体的变形缝表面，且沿所述隧洞主体的变形缝表面周向间隔设置；其中，所述第二应变传感器与所述渗压传感器位于所述隧洞主体的同一径向切面上，适于监测所述变形缝的轴向应变。3.根据权利要求1所述的水工隧洞安全监测结构，其特征在于，还包括第一温度传感器，设置在所述隧洞主体的内壁上，所述第一温度传感器与所述第一应变式传感器位于所述隧洞主体的同一径向切面上。4.根据权利要求2所述的水工隧洞安全监测结构，其特征在于，还包括第二温度传感器，设置在所述隧洞主体的内壁上，所述第二温度传感器与所述第二应变式传感器位于所述隧洞主体的同一径向切面上。5.根据权利要求1所述的水工隧洞安全监测结构，其特征在于，每个所述第一应变式传感器以及所述第二应变式传感器的表面均覆盖有碳纤维布。6.根据权利要求1所述的水工隧洞安全监测结构，其特征在于，所述隧洞主体包括外层与内层，所述内层与外层之间设置有防水层；所述变形缝位于所述内层上；所述第一应变式传感器设置在所述内层的内壁上。7.根据权利要求4所述的水工隧洞安全监测结构，其特征在于，还包括连接线以及测试箱；所述连接线的一端适于与所述第一应变式传感器、所述第二应变式传感器、所述第一温度传感器、所述第二温度传感器以及所述渗压传感器连接，另一端与所述测试箱相连；所述测试箱位于地表上的预设位置。8.根据权利要求7所述的水工隧洞安全监测结构，其特征在于，还包括防水连接器；所述防水连接器设置于所述隧洞主体的排气管上，所述连接线与所述测试箱通过所述防水连接器相连。9.根据权利要求7所述的水工隧洞安全监测结构，其特征在于，所述连接线为铠装光纤。
技术总结
本实用新型涉及隧洞安全监测技术领域，提供一种水工隧洞安全监测结构，至少包括：隧洞主体；第一应变式传感器，设置在所述隧洞主体的内壁上，且沿所述隧洞主体的内壁周向间隔设置，适于监测环向应变；渗压传感器，设置在所述隧洞主体的变形缝内，适于监测隧洞内、外层间水压力。该水工隧洞安全监测结构，将第一应变式传感器设置在隧洞主体的内壁上，第一应变式传感器发生损坏后，便于更换，无需破坏隧洞结构，维护成本更低，也不会对隧洞的主体造成一定的损伤。多个第一应变式传感器沿隧洞主体的内壁周向间隔设置，有利于提高监测效果。同时，还在隧洞主体的变形缝内设置有渗压传感器，可以监测外水压力，便于对隧洞主体进行更加全面的监测。的监测。的监测。
技术研发人员：王建慧 刘卫东 鲍维猛 陈新 王晓慧
受保护的技术使用者：北京市水科学技术研究院
技术研发日：2021.09.22
技术公布日：2022/1/11
声明：
“水工隧洞安全监测结构的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：北京市水科学技术研究院
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2024年05月17日 ~ 19日 
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