基于 BOTDR 的土质隧道深部围岩变形监测技术
基于BOTDA的隧道变形监测技术研究
公路2010年2月第2期H IGH W AY Feb12010N o12文章编号:0451-0712(2010)02-0204-05中图分类号:U456131文献标识码:A 基于BOT DA的隧道变形监测技术研究张桂生1,毛江鸿2,何勇2,金伟良2(11浙江黄衢南高速公路有限公司衢州市324000;21浙江大学结构工程研究所杭州市310058)摘要:由于隧道工程所处环境的特殊性与复杂性,为保证安全运营,须对其进行长期变形监测,提出了一种将气吹敷设传感光纤法和真空灌浆固定传感光纤法相结合的光纤传感器铺设方法。
该方法能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,同时采用经典剪滞理论分析了该方法铺设的传感光纤感应结构应变的有效性,并结合工程应用介绍了基于分布式光纤传感系统的隧道变形监测技术的基本方法。
关键词:隧道工程;变形监测;分布式光纤传感器;光纤埋设隧道修建在岩土介质中,属于半隐蔽工程,受运营年限、地质条件、设计施工等因素的影响,运营隧道中出现病害的隧道数量越来越多。
衬砌结构劣化是影响隧道健康运营的最主要病害,具体表现在变形侵限、裂缝、错台、掉块、坍塌、渗漏水、边墙下沉等方面。
这些病害不仅降低了隧道结构的安全性、耐久性以及使用性能,还会诱发其他类型的病害,直接缩短隧道的使用寿命[1]。
据对我国5000座铁路隧道的统计,约1/3的隧道存在着衬砌结构裂缝和渗漏水等病害。
而公路隧道由于其跨度大,衬砌结构形式种类多,所穿越的地质条件复杂多变,出现病害的情况更多、更严重[2]。
因此,开发一种全面、稳定、长期的健康监测方法,以实现对运营隧道的长期监测非常必要。
隧道结构具有距离长、围岩类型复杂、病害出现位置不确定等特点,采用传统的点式或准分布式监测方法,如电阻应变片、钢弦应变计、光纤光栅技术[3]及地质雷达法[4],无法满足隧道全面、稳定、长期监测的要求。
基于布里渊频移的分布式光纤传感技术(BOT DA)具有分布式、长距离、高精度、耐久性和实时性等特点,适用于隧道结构的长期变形监测。
基于BOTDR的光纤网格隧道形变监测系统研究
基于BOTDR的光纤网格隧道形变监测系统研究曹建梅;任春年【摘要】在分析布里渊散射光时域反射(BOTDR)监测技术应变测量的基本原理、标定方法、信号处理、实际应用及各项优点的基础上,针对隧道工程的形变监测设计了一套网格结构的光纤传感器系统;该套系统利用BOTDR及相关技术可以完成对隧道形变的灵敏探测和实时监控;对其工作原理和监测优势的分析以及仿真实验结果表明,这套光纤网格隧道形变监测系统具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点,在实际工程中具有较高的应用价值.%This paper analyzed the Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer CBOTDR) monitoring technology from the basic principles of strain measurement, calibration method, signal processing, practical application and advantages) and designed a form of grid fiber sensor system for the deformation monitoring of the tunnel project. By using the BOTDR technologies this system can complete the sensitive detection and real-time monitoring for the tunnel deformation. Results of the analysis and simulation experiments for its operating principles and its advantages in monitoring show that this fiber -optic grid system had high sensitivity, anti-interference ability, etc. , and it had a high value of application in practical engineering.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(019)011【总页数】4页(P2616-2618,2628)【关键词】BOTDR;光纤网格;隧道形变监测系统【作者】曹建梅;任春年【作者单位】国网技术学院,山东济南250002;青岛科技大学,山东青岛266061【正文语种】中文【中图分类】U450 引言地下隧道工程实施过程中，必须采取形变监测相关措施。
基于BOTDR技术的深埋岩溶土洞监测分析
基于BOTDR技术的深埋岩溶土洞监测分析刘永莉;管振德;肖衡林【摘要】岩溶洞穴发育成地表塌陷影响因素复杂.为了获得岩溶土洞监测标识区域的应力特征,在太沙基松动土压力理论基础上,对岩溶土洞发育历程中松动区竖向土压力进行了分析.松动区的空间位置由洞穴特征及其上方岩土介质的物理、力学性质决定;平面应变和非平面应变条件下,松动区竖向土压力的分布特征差异明显.根据岩溶土洞上方松动区竖向土压力的分布特征,结合BOTDR技术优点,提出应用BOTDR技术监测岩溶土洞的发育,针对光纤监测系统设计中光纤布线型式进行了分析.岩溶土洞应力场变化特征的定量研究对光纤传感技术应用于岩溶土洞监测设计提供理论依据和指导.【期刊名称】《中国岩溶》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】6页(P427-432)【关键词】岩溶土洞;岩溶塌陷;松动区;监测;BOTDR【作者】刘永莉;管振德;肖衡林【作者单位】湖北工业大学生态道路湖北省工程技术研究中心,武汉 430068;广西岩土力学与工程重点实验室,广西桂林 541004;中国地质大学(武汉)环境学院,武汉430074;中国地质科学院岩溶地质研究所,广西桂林 541004;湖北工业大学生态道路湖北省工程技术研究中心,武汉 430068【正文语种】中文【中图分类】P642.26;U412.20 引言岩溶洞穴可分为基岩洞穴和第四系松散层洞穴,洞穴的坍塌常由上覆岩土介质失稳所致。
由于岩溶洞穴发育在空间上具有隐蔽性，时间上具有突发性，因此，其监测及发展趋势预测预报是工程界及学术界的一个难题，相关部门对其进行了大量研究[1-3]。
国外对岩溶塌陷的监测研究始于上世纪80年代，首先将地质雷达应用于潜在塌陷的监测。
国内于21世纪初开始了有规模的监测研究实践。
雷明堂等[4]在模型试验研究基础上，提出了以岩溶管道裂隙水压力监测为主，固定测线的地质雷达定期探测为辅的岩溶塌陷监测方法，并建立了岩溶塌陷监测预警示范站。
科技成果——深埋长隧洞工程穿越活动断裂深部应力形变多源信息监测系统
科技成果——深埋长隧洞工程穿越活动断裂深部应力形变多源信息监测系统
技术简介
该成果基于搭建的云平台实施活动断裂应力-应变一体化监测，通过获取岩体的应力、应变、变形、渗压、温度和隧洞结构受力等数据，监测活动断裂部位岩体和衬砌结构变形及应力状态。
选定关键部位进行钻孔和灌浆埋设监测设备，并搭建基于所有监测设备的云平台以实现远程数据接收、快速处理、状态评估和预测预警。
适用于深埋长隧洞工程穿越活动断裂岩体和衬砌结构的形变及应力状态的评估与预测预警。
技术特点
该成果需要选定关键部位进行钻孔和灌浆埋设应力-应变一体化监测设备，其中包括并不限于组合式液压枕测深部断裂带地应力装置、空心包体应变计、多点位移计和单轴应变计等应力和应变监测设备，以及渗压计、钢筋计、阵列式位移计等其它监测设备，并搭建基于所有监测设备的云平台以实现远程数据接收、快速处理、进行围岩应力状态评估和预测预警。
知识产权情况
发明专利1项，实用新型专利2项
应用情况
2016年，该成果在引汉济渭工程秦岭隧洞中应用，通过监测断裂带软岩变形、和隧洞钢拱架应力等技术手段获取了关键数据，提出
了优化卡机脱困施工处理方案，为TBM卡机的提前脱困及隧洞安全施工与运行提供了科学依据和重要的技术支撑，比原计划提前21天恢复掘进，产生经济效益约千万元。
2020年，该成果在云南省深大活断裂应力场特征及其对长距离引水工程的影响项目中应用，建立应力应变一体化监测系统，准确记录了活动断裂带地应力场、形变场特征及其变化，为断裂带地应力场的时空演化规律和隧洞衬砌结构安全研究提供了关键数据，保障滇中引水及其它活动断裂带隧洞的建设及安全运行。
岩溶塌陷的光纤传感监测试验研究
岩溶塌陷的光纤传感监测试验研究
岩溶塌陷的光纤传感监测试验研究
通过大型岩溶塌陷物理模型试验室,研究了BOTDR光纤传感技术在岩溶塌陷(或沉陷)监测中的应用.试验中模拟了岩溶水的开采导致塌陷的过程,并实时监测光纤的变形过程及所观测到的土层破坏情况,试验结束后,垂直开挖剖面,检验光纤监测结果的可靠性.结果显示:光纤的应变峰值与土层的扰动、掏空相对应,可判断塌陷发生的位置;由不同层位的光纤应变变化,可判断土层扰动带垂直方向的发展过程;由光纤时间序列的变化趋势,可判断土层扰动带水平方向的发展方向.研究成果表明,BOTDR光纤传感技术监测塌陷的发生是可行的,效果较好.
作者：蒋小珍雷明堂陈渊葛捷JIANG Xiao-zhen LEI Ming-tang CHEN Yuan GE Jie 作者单位：蒋小珍,JIANG Xiao-zhen(中国地质大学,北京,100083;中国地质科学院岩溶地质研究所,桂林,541004) 雷明堂,LEI Ming-tang(中国地质科学院岩溶地质研究所,桂林,541004)
陈渊,CHEN Yuan(上海横河国际贸易有限公司,上海,200120)
葛捷,GE Jie(上海光子光电传感设备有限公司,上海,200233)
刊名：水文地质工程地质ISTIC PKU英文刊名：HYDROGEOLOGY & ENGINEERING GEOLOGY 年，卷(期)：2006 33(6) 分类号：P64 关键词：BOTDR 光纤塌陷监测模型试验。
基于BOTDR和光纤网格结构的隧道形变测量监控
截至2008年底，我国公路总里程达373.02万公里，其中高等级公路里程达到39.97万公里，而在山岳地带修建高等级公路，公路隧道是不可避免的。
在我国已建成的373.02万公里的公路中，就有公路隧道5426处、318.64万延米，其中长隧道743处、122.62万延米，特长隧道120处、52.57万延米。
而隧道施工过程和使用过程中的实时检测监控，一直是一项公认的难题。
因此，一些隧道的安全形势不容乐观，诸如在施工过程中会出现坍塌、突水、涌砂现象以及隧道建成后出现渗漏甚至危险变形等工程质量和安全问题，如不能及时发现并解决这些问题，将极有可能发生如下这些事故：2006年7月10日晚，美国东北部城市波士顿的一处主要交通隧道发生水泥板坠落事故，造成1人死亡，当地交通受到严重影响。
2007年11月20日上午8时40分许，省宜万铁路巴东段高阳寨隧道进口处发生岩崩，32人遇难，318国道被迫中断。
2008月10日，加沙地带南部发生地下隧道坍塌事故，造成6名巴勒斯坦人死亡。
2009年5月12日6时30分许，位于的三峡翻坝高速公路一隧道施工现场发生冒顶坍塌事故，导致一名工人当场死亡，一名工人受轻伤。
通过以上案例我们可以发现，隧道工程建设中的质量和安全问题不仅严重影响工程的完成进度和完成质量，更时刻威胁着施工人员和隧道受用者的人身安全。
因此，为了避免悲剧的发生，全面提高隧道工程质量，加强施工期间隧道的形变监控极为必要。
一般来说，隧道形变监测的作用为：1.掌握隧道围岩在开挖过程中的变化趋势。
2.掌握支护结构的适应性、性能状况及支护施工速度。
3.了解施工条件及施工速度对隧道围岩变形的影响。
4.预测各类灾害与施工险情。
5.确保施工安全和隧道结构稳定，在掌握监测信息的基础上，确定对原有设计是否进行调整的量值等级，完成监控信息反馈与控制，科学评判隧道整体的稳定性。
6.调整开挖及支护参数，修改施工设计，保证施工顺利进行，同时优化设计与施工，为后续工程提供技术依据。
基于BOTDR的白泥井3号隧道拱圈变形监测
ｎ １ ｎｔｅＮ ． ｕ ｎ ｌ ｆ ａｎ ｉｇ ｎＹ ｎ ａ ｒｖ ｃ ， Ｏ Ｄ ａ ｐ ｌ ｄｔ ｍ ｎ ｏ ｅａｃ ｉｇ．Ａ ｃｒ’ ｅｓ ｏ３Ｔ ｎ ｅ ｏ ｉｉｎ ｕ ｎ ｎＰ ｏｉ ｅ Ｂ Ｔ Ｒ ｗ ｓａｐｉ ｏ ｉ ｒ ｈ ｒｈｒ ｓ ｃｏｄ ．Ｉ ｈ Ｂ ｊ ｉ ｎ ｅ ｏ ｔ ｔ ｎ
基于分布式光纤传感技术的采动覆岩变形监测
Journal of Engineering Geology工程地质学报 1004-9665/2016/24(6)-1118-08DOI：10.13544/ki.jeg.2016.06.011基于分布式光纤传感技术的采动覆岩变形监测刘少林®张丹®张平松@王嘉诚®施斌®(①南京大学地球科学与工程学院南京210046)(②安徽理工大学地球与环境学院淮南232001)BOTDR)，监测煤层采动过程中覆岩的变形情况。
以淮南矿区某摘要采用基于布里渊背向散射的分布式光纤传感技术（工作面为例，在煤层开采之前，通过钻孔安装工艺将分布式传感光缆植人到覆岩中，然后进行封孔注浆,使传感光缆与围岩变形协调。
随着工作面的逐步推进，通过获取和分析传感光缆的应变分布特征及其动态变化过程,得到了煤层采动过程中覆岩的变形及破坏状态。
最大拉应变位于孔深5m处，应变量是8350|ju；;最大压应变位于孔深37m,应变量约为-550|ju；。
光缆应变与地层具有很好的对应关系，在岩性相对较软的地层（如泥岩）中，拉应变值相对较大，而在岩性相对较硬的地层（如砂岩）中，应变量较小且多为压应变。
根据光缆的应变分布得到的沿钻孔方向地层的最大变形量为34mm，巷道围岩松动圈范围约为6m。
研究结果表明，B0TDR分布式光纤传感技术能够准确地获取覆岩的变形分布及其变化情况，该技术的应用可以为深部煤层的安全高效开采提供可靠的依据。
关键词B0TDR覆岩分布式监测光纤传感变形中图分类号:TD82 文献标识码:ADEFORMATION MONITORING OF OVERBURDEN BASED ON DISTRIBUTED OPTICAL FIBER SENSINGLIU Shaolin® ZHANG Dan® ZHANG Pingsong® WANG Jiacheng® SHI Bin®l①School of Earth Sci enc es and Engineering，Nanjing Un iversity，Nanjing210046)((^School of Earth and Environment Engineering, Anhui U n i v e r s i t y of Science and Technology ^ Huainan232001) Abstract As a kind of distributed fiber optic sensing technology based on Brillouin back-scattering, BOTDR was used to monitor the deformation of overburden during the coal mining. Taking a working face in Huainan mining area as an example, distributed optical sensing cables were implanted into the overburden of coal seam by drilling. By grouting the borehole with cement, it is assumed that the deformation of sensing cable and the overburden should be the same. During the mining, strain distribution of sensing cables was obtained periodically. By analyzing the strain distribution and its variation, the deformation and failure of overburden were investigated during the mining. The maximum tensile strain along the borehole is about 5m depth with the value of 8350[jLe. The maximum compressive strain is-550(xe at the borehole depth of 37m. Strain distribution shows a good correlation with the*收稿日期：2015-04-01;收到修改稿日期：2015-09-28.基金项目：地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金项目（S K L G P2011K011)，国家自然科学基金重点项目（41230636)，中央高校基本科研业务费（1118020601)资助.第一作者简介：刘少林（1990-)，男，硕士生，主要从事矿山岩体应力监测及岩土工程数值分析等方面的研究工作•Email: 1S11197671580 @163.c o m通讯作者简介：张丹（1976-)，男，博士，副教授，主要从事工程地质和防灾减灾方面的研究工作• Email: zhangdan@nj+24(6)刘少林等：基于分布式光纤传感技术的采动覆岩变形监测1119 structure of the strata. A relatively larger tensile strain can be observed in the soft strata, such as mudstone. However, the strain in the hard strata, such as sandstone, the cable strain is smaller and usually ompressive. The maximum deformation of the strata along the borehole is 34mm. The loosened circle of roadway is about 6m. The results show that distributed optical fiber sensing technology can obtain the deformation and its variation of the overburden, which can provide reliable data for the safe and efficient mining.Key words BOTDR, Overburden, Distributed monitoring, Fiber optic sensing, Deformation〇引言与浅部煤层开采不同，随着开采强度及深度的 增加，深部煤岩体处在高地应力、高地温、高岩溶水 压的环境中，工作面回采破坏了原岩应力的平衡状 态，引起了应力的重新分布。
隧道围岩结构变形自动监测系统开发与应用
隧道围岩结构变形自动监测系统开发与应用
安新;赵晓涛
【期刊名称】《工程技术研究》
【年(卷),期】2024(9)3
【摘要】当前,西气东输等大型地下隧道项目逐渐增多,对隧道围岩结构的安全监测需求愈加迫切。
文章详细介绍了一种隧道围岩结构变形自动监测系统的开发与应用。
该系统采用多传感器集成技术,能实时、全面地监测围岩的各种变化,并通过高速数
据处理平台快速处理和分析收集的数据。
该系统还具备实时预测和警报功能,能及
时发现并处理潜在的风险。
此外,该系统采用了模块化和扩展性设计,为不同的隧道
施工项目提供了定制化的监测方案。
经过实际应用验证,该系统在提高监测效率、
保障施工安全、节省成本等方面均取得了显著的效果。
【总页数】3页(P176-178)
【作者】安新;赵晓涛
【作者单位】中国安能集团第三工程局有限公司成都分公司
【正文语种】中文
【中图分类】U456.3
【相关文献】
1.自动全站仪隧道围岩变形非接触监测及分析预报系统研究
2.自动化变形监测系统在天津地下直径线隧道结构变形监测中的应用
3.基于高精度激光传感的隧道围岩
变形自动监测系统的设计4.隧道围岩结构变形自动监测系统开发与应用5.综合优质护理在心电图检查中的应用
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基于BOTDR的隧道应变监测与数值模拟
位移的分 布规 律 ， 出了隧道光纤的铺设方案 、 提 粘贴方式及安装工艺 。讨论 了一天内最大温差对应 变监 测 结果的影响 ， 并在不 同时期对隧道 内纵 向光纤线路和某个绕拱 线路 的应 变监测结果进行 了分析 。研究 结
果表明 ： Ｏ Ｄ Ｂ Ｔ Ｒ可 以比较真实地得到隧道的应变 ， 将其应用于隧道变形监测 中是可行有效的 。
Ｑ Ｕ Ｈａ ｔ Ｉ ｉ ａ ，ｕ ｈ ａ ＬＵ Ｊ ｎｐｎ。 —０ Ｃ ｕｎ ， Ｉ ｉ －ｉｇ ａ
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基于围岩形变监测的隧洞开挖超前地质预报研究
华东公路 EAST CHINA HIGHWAY
文章编号： 1001 － 7291 （ 2019） 02 － 0094 － 04
文献标识码： B
No． 2 （ Total No． 236） April 2019
基于围岩形变监测的隧洞开挖超前地质预报研究
关键词： 隧洞开挖； 超前预报； 围岩形变； 地质监测； 有限元； 分析研究
隧洞开挖超前地质预报一直是隧洞工程技术研究 的重点技术课题，事关工程施工安全，关系工程施工 进度、效率甚至整个工程的成败。本文参考案例隧洞 工程实用技术数据，利用隧洞围岩力学参数及数理模 型，借助 ansys 系统强大的有限元模拟推算能力，探 究隧洞围岩地质形变的基本规律，参考支护构造受力 特征与形变增量监控量测数据，对基于围岩和支护形 变监测的隧洞开挖超前地质预报课题开展专题分析研 究，以为同类工程应用提供研究和技术参考，助力隧 洞开挖安全施工。 1 案例和隧洞围岩有限元模型的建立
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既要描述 碎石土及片麻岩，半明半暗段 偏压段，砂层、碎石土、片麻岩
花岗片断层麻岩破碎带 弱风化花岗片麻岩
花岗片麻岩断层破碎带 弱风化花岗片麻岩
花岗片麻岩断层破碎带 半明半暗，碎石土
隧洞入口段围岩构成较复杂破，碎断层形成比较 严重的偏压，隧洞出口段属于花岗片麻岩Ⅴ级断层破 碎带地质。隧洞开挖施工中，因破碎带揭露影响，掌 子面时常发生坍塌。为克服不良地质，保证安全施工 进程，对开挖破碎带，尝试利用围岩形变监测法对隧 洞开挖进行超前地质预测。
图 2 系统创建有限元网络模型
图 3 开挖围岩体网络及施工方向
建模具体思路是： （ 1） 选用 ansys 有限元模拟系统的 soild45 实体 模拟单元，模拟围岩及支护构造； （ 2） 选用线弹性材料模拟支护构造，以 d － p 准 则构建围岩本构模型； （ 3） 以等效刚度原则模拟锚杆应力作用； （ 4） 推算载荷为自重。 （ 5） 在隧洞的水平方向实施移位横向约束，顶 面自由，底面实施固定； （ 6） 模型的纵向取规格 60 m 标准，上下边界取 25 m，左右边界取 30 m，在纵向中点取设分界点， 参考不同围岩等级，分别创建模拟岩体，以材料 1 和 材料 2 分别对应模拟Ⅳ级和Ⅴ级围岩。 2 隧洞围岩形变及超前地质预报技术点 隧洞周边收敛移位及拱顶下沉移位是隧洞围岩条 件、施工掘进以及支护效果的综合体现，也是隧洞现 场施工监测的关键项目。每当隧洞支护方法和开挖断 面等参数差异不大时，隧洞施工移位则主要受制于开 挖前方的地质状态。所以，本研究重视经过隧洞拱顶 部位围岩的垂直移位及纵向移位解析隧洞穿越不同地 质条件时，围岩的形变规律。 参考前述模型，能够推算出隧洞由好围岩状态向 差围岩状态的施工时间，隧洞拱顶部位围岩的纵向及 垂向移位。 经过观察解析移位曲线，可以看到如下基本规 律： （ 1） 隧洞开挖面纵向拱顶移位规律： 对于已开 挖段，拱顶纵向最大移位值至始至终发生在掌子面的 断面处。随着掌子面的挖掘推进，拱顶沉降尽管在不 断加增，但其最大值出现在距掌子面后方约 1 倍洞径 处，而不是出现在掌子面的断面处。
智享科技深部岩体形演化智能测
因此，利用智能化的测量技术，实现对 深部岩体形演化的精准测量，是当前地 质学研究的热点问题
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智享科技-深部岩体 形演化智能测技术
智享科技-深部岩体形演化智能测技术
智享科技-深部岩体形演化智能测技 术是一种新型的地质测量技术，它 结合了先进的传感器技术、数据分 析技术和人工智能技术，可以对深 部岩体的形演化进行实时监测和精 准分析
技术优势与应用前景
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4
智享科技-深部岩 体形演化智能测技 术的应用前景广泛
在地质灾害预警方 面，该技术可以对 滑坡、泥石流等地 质灾害进行精准预 测，为灾害防控提
供科学依据
在矿产资源开发方 面，该技术可以对 矿区岩体的稳定性 进行评估，优化采 矿设计方案，提高 采矿效率和安全性
此外，该技术在城 市地下工程、高速 公路和铁路建设等 领域也具有广泛的
具有以下优势
技术优势与应用前景
自动化程度高：该技术通过自 动化数据分析系统，可以实现 数据的自动处理和智能识别，
大大提高了测量效率
高精度实时监测：该技术利用 高精度的传感器，可以实时监 测岩体的微小变形，数据精度 高，能够准确反映岩体的形演 化特征 预测能力强：通过对大量历史 数据的深度学习和模式识别， 该技术能够实现对岩体形演化 的精准预测，为地质灾害预警 和矿产资源开发提供有力支持
67 LOREM
该技术的核心在于利用高精度的传感 器，实现对岩体微小变形的实时监测； 通过数据分析技术，提取出岩体变形 的特征信息；利用人工智能技术，对 特征信息进行深度学习和模式识别，
从而实现对岩体形演化的精准预测
10 LOREM
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第 ２期
隧 道建 设
Ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ Ｃｏｎ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． ２ Ｆ ｅ ｂ ．２ ０１ ４
２ ０ ｌ ４年 ２月
基于 Ｂ Ｏ Ｔ Ｄ Ｒ的土 质 隧道 深 部 围岩 变 形 监 测 技 术
尹 龙 ，王 晓 琳
２ ．Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ７ １ ０ ０ ０， Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｎ ｅ ｗ ｒ ｅ ａ ｌ － ｔ ｉ ｍｅ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｅ ｐ ｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄｌ ｓ ｉ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｅ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ａ ｎ ｄ ｂ ｙ ｍｅ ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ，ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ７ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２— ７ ４ １ Ｘ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ １ ２
中图分类号 ：Ｕ ４ ５
文献标志码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２— ７ ４ １ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ２— ０ １ ５ ８—０ ５
Ｄｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｄｅ ｅ ｐ Ｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｕｎ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｒｏ ｃ ｋ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｉ ｌ Ｔｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｓ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＢＯＴＤＲ
（ １ ． 中铁 隧道 集 团有 限公 司技 术 中心 ，河 南 洛 阳 ４ ７ １ ０ ０ ９ ； ２ ．洛 阳理 工 学 院 ，河 南 洛 阳 ４ ７ １ ０ ０ ０ ）
摘要 ：为 了解决土质隧道深部 围岩变形实时连续监测的难题 ， 在分 布式光纤监测技术 的基础上 ， 采用 模型设计 、 试验 与应用 工艺验
ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ；ｔ ｈ ｅ ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ，ａ ｒ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｎｓ ｏ ｒ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｒ ｅ ａ ｌ — ｔ ｉ ｍｅ ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｒ ｅ ｓ ｕｈ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｅ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｇ ｏ ｏ ｄ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ａ ｃ ｈｉ ｅ ｖ ｅ ｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ＢＯＴＤＲ ；ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ ；ｄ ｅ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｅ ｅ ｐ ｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｕｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｃ ｋ；ｒ ｅ ａ ｌ — ｔ ｉ ｍｅ ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ；ｓ ｅ ｎｓ ｏ ｒ
证 的方法 ， 研究开发 了一种用 于测试 土质隧道深部围岩变形 的实时监测方法 ， 得 出了监测力学模 型与监测方程 ， 提 出 了传感 器的制
作、 布设与安装方法 以及 系统集成 与实时监测的工艺技术 。对研究成果进行 了工 程实地应用验证 ， 并取得 了初 步的应用效果 。 关键 词 ： Ｂ Ｏ Ｔ Ｄ Ｒ；隧道 深部 围岩变形 ；实时监测 ； 传感器
ＹＩ Ｎ Ｌ ｏ ｎ ｇ ，Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ ｌ ｉ ｎ
（ １ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆＣ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ Ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ７ １ ０ ０ ９， Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
ｖ ｅ ｉｆ ｒ ｉｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，Ｓ Ｏ ａ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｌｉ ａ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ — ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｅ ｅ ｐ ｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ｉ ｌ