隧道变形在线监测过程中应用的光纤应变传感器

隧道及地下工程围岩的变形破坏主要有岩爆、坍塌和大变形。岩爆是一种硬岩在高地应力下的脆性破坏；坍塌和掉块是围岩受一定结构控制下的局部变形破坏现象；而围岩大变形可以界定为除了岩爆运动脆性破坏和围岩松动圈中受限于一定结构面控制的坍塌、滑动等破坏以外的围岩变形破坏，其特点是具有累进性和明显时间效应的塑性变形破坏。有拱顶的沉降变形，相应的就会有偏压引起的拱脚、侧墙的变形，膨胀系数大的围岩还会有仰拱变形隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。隧道监测的目的 :隧道施工中的监控量测是保障工程建设的安全、质量、地面车辆以及沿线建筑和管线正常运行的重要手段。监测目的大致分为：掌握监测工程对周围环境的影响，主要为地表沉降，地上建筑物沉陷等。掌握围岩在施工中的动态，控制围岩变形，指导施工作业。确认支护参数和施工方法的合理性、准确性，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，验证支护结构效果。以便及时确定施工对策和措施，以确保安全地施工。校核地下工程理论计算结果，为理论解析、数值分析提供计算数据与对比指标；为优化设计提供依据，保证隧道既稳定又经济。通过量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或工法本身发展提供借鉴、依据和指导作用。隧道洞内外观测:在每个开挖面进行，特别是在软弱破碎围岩条件下，开挖后由隧道工程师和地质工程师立即进行地质调查，观察后绘制开挖工作面略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。开挖后未被支护围岩的观测，如节理裂隙发育程度及其方向；开挖工作面的稳定状态，顶板有无坍塌；涌水情况：位置、水量、水压等；底板是否有隆起现象。对开挖后已支护的围岩的观测，如对已施工区段的观察每天至少进行一次，观察内容包括有无锚杆被拉断或垫板脱离围岩现象；喷射混凝土有无裂隙和剥离或剪切破坏；钢拱架有无被压变形情况；锚杆注浆和喷射混凝土施工质量是否符合规定的要求；观察围岩破坏形态并分析。
近年来，随着铁路、公路等基础设施建设事业的快速发展，我国隧道建设工作进入了迅猛发展时期，随之而来的各种隧道事故也频频发生。因此如何对现役运营隧道或新建隧道进行健康诊断和病害与灾害预防和控制就显得极为重要。最后推荐一款可以应用在隧道变形在线监测过程中的光纤传感器，由工采网从国外引进的高质量光纤应变传感器 - FOS-N, FOS-N是一种光纤应力传感器，它是复合材料工程研究和工业应用，如建筑物、桥梁、隧道衬砌、支承结构、船舶和电源变压器等结构健康监控的理想产品。FOS-N应变传感器具备尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干扰、耐腐蚀和耐高温的特点。FOS-N光纤应变传感器可在恶劣的化学环境下正常工作，同时它的结构坚固，使用灵活性高，能够满足当前高性能复合材料研究和土建结构监控的要求。