為了交通的便捷和快捷，提高運(yùn)輸效率和效益，在公路、鐵路、城市交通的建設(shè)中出現(xiàn)了大量的隧道建設(shè)，由于隧道大多建設(shè)在城市地下、山區(qū)、江河湖泊底部，地質(zhì)狀況復(fù)雜，任何地質(zhì)情況的變化都會給遂道的安全帶來極大的危險(xiǎn)，因此，無論是在隧道建設(shè)的過程中還是隧道運(yùn)行使用的過程中均應(yīng)實(shí)施狀態(tài)健康監(jiān)測。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測在隧道監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展目前明顯滯后于其他領(lǐng)域的發(fā)展，主要原因有兩點(diǎn)：

1、隧道結(jié)構(gòu)和巖土工程條件的復(fù)雜性和監(jiān)測上的難度等因素造成的。隧道工程一般規(guī)模較大，屬于線狀工程，長達(dá)幾公里到數(shù)十公里，往往穿越許多不同的環(huán)境空域和時域，工程條件常常比較復(fù)雜，有時環(huán)境十分惡劣，因此要準(zhǔn)確、快速、長距離、實(shí)時和大范圍獲得結(jié)構(gòu)體的變形數(shù)據(jù)和變化規(guī)律并非易事。

2、缺少長距離和大面積的監(jiān)測技術(shù)：隧道工程長達(dá)數(shù)公里到數(shù)十公里，對這鐘長距離和大面積的監(jiān)測對象，傳統(tǒng)的檢測和監(jiān)測技術(shù)和方法一般無能為力；

隨著光纖光柵傳感技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，特別是智能光纖光柵傳感技術(shù)的不斷成熟，長距離，大面積的實(shí)時在線健康監(jiān)測已經(jīng)完全可以再隧道的健康監(jiān)測中大展宏圖。

隧道監(jiān)測示意圖

光纖光柵隧道監(jiān)測的主要內(nèi)容是：

隧道收斂變形監(jiān)測

隧道地表土體沉降

隧道拱頂沉降、圍巖離層監(jiān)測

孔隙水壓力監(jiān)測

圍巖壓力及支護(hù)土壓力監(jiān)測

支護(hù)和襯砌內(nèi)應(yīng)力

表面應(yīng)力及裂縫測量

錨桿或錨索受力

鋼支撐內(nèi)力及外力

在隧道內(nèi)應(yīng)用的光纖光柵傳感器包括：溫度傳感器、應(yīng)變傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、傾斜傳感器、土壓計(jì)、滲壓計(jì)、貓桿測力計(jì)等。光纖光柵傳感健康監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)處理、開放接口等單元組成。

隧道管片預(yù)安裝埋入式傳感器和鋼筋計(jì)

隧道健康監(jiān)測主要分兩個階段，一是施工階段，二是運(yùn)營階段

1、隧道施工階段：施工階段監(jiān)測可以及時把握圍巖變化及支護(hù)系統(tǒng)的力學(xué)狀態(tài)，預(yù)測工程安全事故，及時修正施工方案，將風(fēng)險(xiǎn)和損失降到最小。另外在施工期可將相關(guān)傳感器及時植入隧道內(nèi)部，構(gòu)成隧道體內(nèi)的感知“神經(jīng)”；再加上隧道成型后安裝在隧道表面的傳感器的共同監(jiān)測，由此可以形成一個真正的全面的隧道光纖光柵智能健康監(jiān)測系統(tǒng)。

隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測傳感器安裝

2、隧道主體成型后的階段：隧道主體成型后主要安裝表面?zhèn)鞲衅?，這些傳感器主要是光纖光柵表面應(yīng)變計(jì)、裂縫位移計(jì)、溫度計(jì)。

隧道監(jiān)測分類及使用傳感器的種類