本文選題：地鐵盾構(gòu)隧道 + DFOS�。� 參考：《南京大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著城市地鐵交通樞紐的建設(shè),我國(guó)的盾構(gòu)隧道工程建設(shè)正以前所未有的速度迅猛發(fā)展,同時(shí)隧道在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的各種變形引起的安全問(wèn)題也日益突出,因此探索一種有效的隧道變形監(jiān)測(cè)方法具有重要意義。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)成果的基礎(chǔ)上,依托蘇州地鐵運(yùn)營(yíng)及開(kāi)挖后的隧道監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,結(jié)合課題組在隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)中的研究成果和經(jīng)驗(yàn),從盾構(gòu)隧道變形機(jī)理出發(fā),系統(tǒng)的介紹了分布式光纖感測(cè)技術(shù)(DFOS)及其應(yīng)用于盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)的可行性;從感測(cè)光纜的選型、定點(diǎn)鋪設(shè)方法的應(yīng)用、溫度補(bǔ)償方案、監(jiān)測(cè)方案的制定、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成和數(shù)據(jù)的處理分析及隧道結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)等方面,對(duì)盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)的DFOS技術(shù)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究,為隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)提供了一種新的有效途徑。論文主要內(nèi)容如下:(1)論述了地鐵盾構(gòu)隧道變形監(jiān)測(cè)的必要性,分析了隧道變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與不足,介紹了 DFOS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用于隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)的可行性。(2)介紹了 FBG、BOTDR、BOTDA、BOFDA等分布式光纖傳感技術(shù)的感測(cè)原理、解調(diào)儀的主要技術(shù)性能指標(biāo)和技術(shù)優(yōu)勢(shì),對(duì)BOFDA和BOTDA兩種技術(shù)的穩(wěn)定性和應(yīng)變測(cè)量特性進(jìn)行了對(duì)比研究。(3)結(jié)合盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)組成及其變形特點(diǎn),指出DFOS技術(shù)應(yīng)用于地鐵隧道監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì),分析了適用于隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的感測(cè)光纜、FBG傳感器、感測(cè)光纜固定方式和溫度補(bǔ)償手段。(4)將隧道結(jié)構(gòu)縱向變形及環(huán)向收斂作為主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容,設(shè)計(jì)了 DFOS地鐵隧道變形監(jiān)測(cè)方案,并對(duì)系統(tǒng)的基本框架、數(shù)據(jù)處理的基本流程和預(yù)警閾值分別進(jìn)行了闡述。(5)結(jié)合蘇州地鐵運(yùn)營(yíng)隧道的結(jié)構(gòu)變形特點(diǎn),提出了適用于光纜定點(diǎn)鋪設(shè)方法的夾具類(lèi)型,設(shè)計(jì)出可以兼顧隧道兩腰、頂?shù)撞亢铜h(huán)向斷面的光纖傳感監(jiān)測(cè)方案。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明:截至2015年5月11日,蘇州地鐵運(yùn)營(yíng)隧道監(jiān)測(cè)段結(jié)構(gòu)縱向存在變形異常,管片接縫最大變形量為1.45mm;道床結(jié)構(gòu)伸縮縫隨溫度升高逐漸閉合,最大閉合量為0.35mm,遠(yuǎn)小于其設(shè)計(jì)預(yù)留寬度,驗(yàn)證了 DFOS監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)營(yíng)隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)的可行性。(6)分析了施工期隧道隧道結(jié)構(gòu)變形的原因;根據(jù)蘇州4號(hào)線江興西路站～流虹西路站光纖監(jiān)測(cè)結(jié)果,證明了定點(diǎn)光纜具有空間易定位,定點(diǎn)間應(yīng)變穩(wěn)定,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠等優(yōu)點(diǎn),適合隧道等結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)距離分布式監(jiān)測(cè)。
[Abstract]:With the construction of urban subway transportation hub, the construction of shield tunnel in our country is developing at an unprecedented speed. Meanwhile, the safety problems caused by all kinds of deformation in the construction and operation of the tunnel are becoming increasingly prominent.Therefore, it is of great significance to explore an effective method for tunnel deformation monitoring.On the basis of summing up the related achievements at home and abroad, based on the tunnel monitoring project of Suzhou Metro operation and excavation, combined with the research results and experience of the research group in the tunnel structure deformation monitoring, this paper starts from the deformation mechanism of shield tunnel.This paper systematically introduces the distributed optical fiber sensing technology (DFOS) and the feasibility of its application in the deformation monitoring of shield tunnel structure, including the selection of sensing optical cable, the application of fixed-point laying method, the temperature compensation scheme, and the formulation of monitoring scheme.In terms of the composition of the monitoring system, the processing and analysis of the data and the evaluation of the tunnel structure, the DFOS technology of the shield tunnel structure deformation monitoring is studied systematically, which provides a new and effective way for the tunnel structure deformation monitoring.The main contents of this paper are as follows: (1) this paper discusses the necessity of deformation monitoring of metro shield tunnel, analyzes the present situation and deficiency of tunnel deformation monitoring technology, and introduces the advantages of DFOS technology.This paper introduces the sensing principle of distributed optical fiber sensing technology, such as FBGG, BOTD, BOTDA, BOFDA and so on, and introduces the main technical performance indexes and technical advantages of the demodulator.In this paper, the stability and strain measurement characteristics of BOFDA and BOTDA are compared. Combined with the structure composition and deformation characteristics of shield tunnel lining, the advantages of DFOS technology in subway tunnel monitoring are pointed out.This paper analyzes the sensing fiber optic cable FBG sensor suitable for tunnel structure monitoring. The fixed mode of sensing optical fiber cable and temperature compensation method. The longitudinal deformation and circumferential convergence of tunnel structure are taken as the main monitoring contents. The DFOS subway tunnel deformation monitoring scheme is designed.And the basic frame of the system, the basic process of data processing and the warning threshold are expounded respectively. Combined with the structural deformation characteristics of Suzhou metro tunnel, the type of fixture suitable for the fixed point laying method of optical fiber cable is put forward.An optical fiber sensor monitoring scheme is designed, which can take account of both sides of tunnel, top and bottom and circumferential section.The monitoring results show that, as of May 11, 2015, the longitudinal deformation of the monitoring section of Suzhou Metro Tunnel is abnormal, the maximum deformation of the segment joint is 1.45 mm, and the expansion joint of the track bed structure is gradually closed with the increase of temperature.The maximum closing value is 0.35mm, which is far less than the designed width. The feasibility of applying DFOS monitoring technology to the deformation monitoring of operational tunnel structure is verified.According to the optical fiber monitoring results of Jiangxing West Road Station ~ Liuhong West Road Station on Suzhou Line 4, it is proved that Fixed-point optical cable has the advantages of easy location in space, stable strain between fixed points and reliable monitoring data, and is suitable for long-distance distributed monitoring of tunnels and other structures.
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U455.43;U231.3

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本文編號(hào)：1750756