寒区运营铁路隧道监测系统的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型涉及铁路隧道监测技术领域，公开了一种寒区运营铁路隧道监测系统，该系统包括：数据采集子系统，用于检测铁路隧道状态数据，安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处；以及数据分析子系统，与所述数据采集子系统连接，用于根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态。本实用新型能够实现对寒区运营铁路隧道的状态的实时监测，有效避免了因隧道损坏而导致的铁路安全事故，提高了铁路运行的安全性。
【专利说明】
寒区运营铁路隧道监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及铁路隧道监测技术领域，具体地，涉及一种寒区运营铁路隧道监测系统。
【背景技术】
[0002]寒冷区域的铁路隧道经常会发生衬砌漏水、挂冰、围岩冻胀、衬砌开裂、隧底开裂、冒水、水沟冻结等冻害现象。隧道冻害是围岩温度、地下水渗流及结构应力共同作用的结果。一般在隧道施工期对洞内外环境温度及结构应力的监测手段较多，而对于运营隧道开展的围岩温度、地下水渗流、结构应力及质量缺陷的监测及检测工作开展较少，存在很大的安全隐患。即现有技术中缺少一种能够对寒区运营铁路隧道的状态进行实时监测的系统。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术中缺少一种不能对寒区运营铁路隧道的状态进行实时监测的技术问题，本实用新型提供了一种寒区运营铁路隧道监测系统，该系统包括:数据采集子系统，用于检测铁路隧道状态数据，安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处；以及数据分析子系统，与所述数据采集子系统连接，用于根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态。
[0004]优选地，所述铁路隧道状态数据包括洞外环境数据，其中:所述数据采集子系统包括:洞外环境数据采集装置，安装在所述铁路隧道进出口的拱顶和/或洞外预定距离的测试点处，用于采集洞外环境数据；以及所述数据分析子系统包括:洞外环境数据分析装置，与所述洞外环境数据采集装置连接，用于根据所采集的洞外环境数据分析所述铁路隧道的洞外环境影响规律。
[0005]优选地，所述洞外环境数据采集装置包括自动气象站和/或自动风向风速仪。
[0006]优选地，所述铁路隧道状态数据包括洞内环境数据，其中:所述数据采集子系统包括:洞内环境数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面和/或围岩内部的测试点处，用于采集洞内环境数据；以及所述数据分析子系统包括:洞内环境数据分析装置，与所述洞内环境数据采集装置连接，用于根据所采集的洞内环境数据分析所述铁路隧道的隧道温度场分布规律。
[0007]优选地，所述洞内环境数据采集装置包括自动温度记录仪和/或温度传感器。
[0008]优选地，所述铁路隧道状态数据包括衬砌结构数据，其中:所述数据采集子系统包括:衬砌结构数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面的测试点处，用于采集衬砌结构数据；以及所述数据分析子系统包括:衬砌结构数据分析装置，与所述衬砌结构数据采集装置连接，用于根据所采集的衬砌结构数据分析所述铁路隧道的衬砌受力变化规律。
[0009]优选地，所述衬砌结构数据采集装置包括混凝土表面应变计和/或地质雷达。
[0010]优选地，所述铁路隧道状态数据包括地下水监测数据，其中:所述数据采集子系统包括:地下水监测数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内排水沟、洞口集水井、洞外排水管、洞内衬砌结构内表面的测试点处，用于采集地下水监测数据；以及所述数据分析子系统包括:地下水监测数据分析装置，与所述地下水监测数据采集装置连接，用于根据所采集的地下水监测数据分析所述铁路隧道的隧道渗流场分布规律。
[0011]优选地，所述地下水监测数据采集装置包括流速流量计、渗压计、温度传感器、和/或水容器。
[0012]优选地，所述洞内环境数据采集装置安装在所述铁路隧道的洞内围岩内部的测试点包括:将所述温度传感器放置在锥状保护结构中；以及将所述锥状保护结构安装在所述洞内围岩内部的测试点的通孔中并进行密封处理。
[0013]采用本实用新型所提供的寒区运营铁路隧道监测系统，通过安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处的数据采集子系统可以检测铁路隧道状态数据，以及数据分析子系统可以根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态，从而实现对铁路隧道的状态的实时监测，尤其监测在寒冷区域的隧道(即寒区运营隧道)环境温度、围岩及结构温度、地下水渗流、结构应力的发展变化规律，及隧道质量缺陷部位、类型，以进一步分析隧道冻害类型、发生机理、冻害重点防治部位及防治措施，有效避免了因隧道损坏而导致的铁路安全事故，提高了铁路运行的安全性。
[0014]本实用新型的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0015]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0016]图1是根据本实用新型的一种实施方式的寒区运营铁路隧道监测系统的结构示意图；以及
[0017]图2-3是根据本实用新型的一种实施方式的寒区运营铁路隧道监测系统的测试点以及检测线布置的示意图；
[0018]附图标记说明
[0019]10洞外环境数据采集装置11洞内环境数据采集装置
[0020]12衬砌结构数据采集装置13地下水监测数据采集装置
[0021]20洞外环境数据分析装置21洞内环境数据分析装置
[0022]22衬砌结构数据分析装置23地下水监测数据分析装置
[0023]31拱顶测线32左拱腰测线
[0024]33左边墙测线34隧底测线
[0025]35右边墙测线36右拱腰测线
[0026]100数据采集子系统200数据分析子系统
[0027]la、lb、2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、6b、7c 测试点
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0029]下面将举例说明本实用新型的思想，但应当理解的这些示例为非局限性示例，本实用新型的保护范围不限于此:
[0030]为了更加清楚地说明本实用新型的思想，以寒区运营铁路隧道监测系统为例进行详细地说明。该系统可以包括:数据采集子系统100，用于检测铁路隧道状态数据，安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处；以及数据分析子系统200，与所述数据采集子系统100连接，用于根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态。由于反映铁路隧道状态的因素很多，因此需要对不同的因素进行数据的采集和分析，本实用新型中考虑了对不同影响因素的数据采集和分析，本领域技术人员可以根据实际情况选择这些因素中的一者或多个及其组合来进行配置，本实用新型对此不进行限定。
[0031]图1是根据本实用新型的一种实施方式的寒区运营铁路隧道监测系统的结构示意图，图2-3是根据本实用新型的一种实施方式的寒区运营铁路隧道监测系统的测试点以及检测线布置的示意图。如图1所示，所述铁路隧道状态数据可以包括洞外环境数据，其中:所述数据采集子系统100可以包括:洞外环境数据采集装置10，安装在所述铁路隧道进出口的拱顶和/或洞外预定距离(例如洞外50m)的测试点处(避免受洞口地形、日照影响)，用于采集洞外环境数据；以及所述数据分析子系统包括:洞外环境数据分析装置20，与所述洞外环境数据采集装置10连接，用于根据所采集的洞外环境数据分析所述铁路隧道的洞外环境影响规律。
[0032]根据本实用新型的一种实施方式，所述洞外环境数据采集装置10可以包括自动气象站和/或自动风向风速仪(例如JMZX-1F单通道风速风向采集模块)，所述自动气象站和/或自动风向风速仪安装在洞顶或洞外50m位置，导线暗埋引入洞内(例如通过图3所示的拱顶测线31)，与洞外环境数据分析装置20连接，并做好保护。采集的洞外环境数据可以反映洞外环境的地形、地貌、水文、植被、降雨量、洞外气温、风速、风向等，洞外环境数据分析装置20可以对这些数据进行分析从而得到洞外环境影响规律，以实时监测寒区运营隧道状
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[0033]根据本实用新型的一种实施方式，如图1所示，所述铁路隧道状态数据可以包括洞内环境数据，即采集的洞内环境数据可以包括衬砌外表面、围岩内部温度。其中:所述数据采集子系统100可以包括:洞内环境数据采集装置11，安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面和/或围岩内部的测试点处，用于采集洞内环境数据；以及所述数据分析子系统200可以包括:洞内环境数据分析装置21，与所述洞内环境数据采集装置11连接，用于根据所采集的洞内环境数据分析所述铁路隧道的隧道温度场分布规律。
[0034]具体地，所述洞内环境数据采集装置11可以包括自动温度记录仪和/或温度传感器，例如TESTO 174自动温度记录仪，JMT-36X型温度传感器，其中洞内环境测试点沿隧道纵向布置应遵循两端密、中间疏的原则，进出口各500m范围内为监测重点，遇地下水丰富地段及曲线地段适当加密，沿隧道纵向监测断面一般不少于20个。围岩内部温度测试深度应根据围岩最大冻结深度确定，近浅埋及洞口位置适当增加测试深度。如图2所示，衬砌结构外表面测试点Ia和Ib的温度测试采用膨胀螺栓或粘结剂将自动温度记录仪或温度传感器固定在衬砌结构外表面。自动温度记录仪或温度传感器应安装牢固，并加以保护(例如采用保护盒对自动温度记录仪或温度传感器进行保护)。对于洞内围岩内部的测试点3a和3b(如图2所示)，首先采用钻机成孔，孔径40?50mm，孔深2?3m，成孔后进行清孔，将提前加工好的围岩内部温度探头及测杆推入测孔相应位置，引出导线后向孔内压注水泥单浆液或水泥水玻璃双浆液，并做好孔口封闭处理。其中需要将所述温度传感器放置在锥状保护结构中，例如先用材质较好的木条(或竹条)加工成长2.5?3.5m，宽30mm，厚20mm测杆，在木条的一侧宽面上刻出宽10mm、深5mm的凹槽，将木条前端加工成尖锥状。之后，将所述锥状保护结构安装在所述洞内围岩内部的测试点的通孔中并进行密封处理，例如在温度传感器对应位置涂抹导热膏，再用粘结胶将温度传感器按对应位置固定在刻好的凹槽中，用胶带或粘结胶固定导线，或用塑料套管保护导线。之后，通过连接导线(例如通过图3所示的左边墙测线33和右边墙测线35)与洞内环境数据分析装置21连接，洞内环境数据分析装置21可以对这些数据进行分析从而得到隧道温度场分布规律，以实时监测隧道状态。更为优选地，采集的洞内环境数据还可以包括洞内风速，例如将风速仪安装在起升架上并收放在隧道的洞内拱顶处，当没有火车通过是控制起升架下放，将风速仪下放到洞内风速测试点，例如如图2所示的测试点7a、7b、7c，这样采集的洞内环境数据更为全面。
[0035]根据本实用新型的一种实施方式，如图1所示，所述铁路隧道状态数据包括衬砌结构数据，即采集的数据可以包括衬砌表面应力、衬砌质量、衬砌厚度、衬砌钢筋。其中:所述数据采集子系统100包括:衬砌结构数据采集装置12，安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面的测试点处，用于采集衬砌结构数据；以及所述数据分析子系统200包括:衬砌结构数据分析装置22，与所述衬砌结构数据采集装置12连接，用于根据所采集的衬砌结构数据分析所述铁路隧道的衬砌受力变化规律。
[0036]其中，所述衬砌结构数据采集装置12可以包括混凝土表面应变计(例如JMZX-212型智能数码弦式应变计)和/或地质雷达。衬砌表面应力测试断面应选择在洞口地段、浅埋地段、地下水丰富地段。雷达检测沿隧道全长范围内，测线沿洞周范围可以是多条，例如5条。所述混凝土表面应变计可以安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面的测试点2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g处，采用膨胀螺栓或粘结剂将混凝土表面应变计固定在洞内衬砌结构外表面的测试点2&、213、2(:、2(1、26、2匕28处，采用保护盒进行保护。采用地质雷达(例如311?-20地质雷达)进行衬砌质量检测，选用400MHz或900MHz天线，沿洞周布置5?6条测线(如图3所示的左拱腰测线32、右拱腰测线36、拱顶测线31、左边墙测线33、右边墙测线35、隧底测线34等)，以检测衬砌厚度、衬砌钢筋布置、衬砌背后空洞及水囊等。之后，与所述衬砌结构数据采集装置12连接的衬砌结构数据分析装置22可以对这些数据进行分析从而得到衬砌受力变化规律，以实时监测隧道状态。
[0037]根据本实用新型的一种实施方式，如图1所示，所述铁路隧道状态数据可以包括地下水监测数据，即采集的数据可以包括水沟流速、流量、分区段及总流量、水温、渗水压力、衬砌背后空洞及水囊。其中:所述数据采集子系统100可以包括:地下水监测数据采集装置13，安装在所述铁路隧道的洞内排水沟、洞口集水井、洞外排水管、洞内衬砌结构内表面的测试点处，用于采集地下水监测数据；以及所述数据分析子系统200可以包括:地下水监测数据分析装置23，与所述地下水监测数据采集装置13连接，用于根据所采集的地下水监测数据分析所述铁路隧道的隧道渗流场分布规律。
[0038]具体地，地下水监测数据采集装置13可以安装在所述铁路隧道的洞内排水沟的测试点5a、5b、6a、6b、洞口集水井的测试点、洞外排水管的测试点、洞内衬砌结构内表面的测试点4a、4b处，用于采集地下水监测数据。所述地下水监测数据采集装置13可以包括流速流量计、渗压计、温度传感器、和/或水容器。例如，隧道洞内排水沟排水流量测试采用流速流量计进行测试流速，再根据排水沟排水断面换算流量，洞内分区段测试，测试断面间距200m。洞口集水井及洞外排水管流量测试采用流速流量计或水容器测试。水温测试采用温度探头进行测试。对于渗水压力的采集，采用钻机成孔(例如孔径40?50mm，孔深0.8?1.0111)，成孔后进行清孔，将渗压计(例如厕21-5511说1'系列智能弦式数码渗压计)放置在衬砌结构内表面测试点4a、4b相应位置，并在渗压计与导线部位设置隔断，然后用锚固剂或压注水泥水玻璃双浆液封堵端头部位约0.5m，从而保证渗压计处于水压作用下。之后，与所述地下水监测数据采集装置连接的地下水监测数据分析装置23可以根据所采集的地下水监测数据分析所述铁路隧道的隧道渗流场分布规律。
[0039]采用这样的实施方式，数据分析子系统200可以根据采集到的洞外环境的地形、地貌、水文、植被、降雨量、洞外气温、风速、风向、洞内的衬砌外表面、围岩内部温度、洞内风速、衬砌表面应力、衬砌质量、衬砌厚度、衬砌钢筋、水沟流速、流量、分区段及总流量、水温、渗水压力、衬砌背后空洞及水囊等反映隧道状态的数据进行实时监测和分析，尤其监测在寒冷区域的隧道环境温度、围岩及结构温度、地下水渗流、结构应力的发展变化规律，及隧道质量缺陷部位、类型，以进一步分析隧道冻害类型、发生机理、冻害重点防治部位及防治措施，有效避免了因隧道损坏而导致的铁路安全事故，提高了铁路运行的安全性。
[0040]应当理解的是，本领域技术人员可以根据本实用新型的公开选择上述各种实施方式中的任一者，或者选择上述各种实施方式的组合来配置寒区运营铁路隧道监测系统，并且其他的替换实施方式也落入本实用新型的保护范围。
[0041]采用本实用新型所提供的寒区运营铁路隧道监测系统，能够实现对铁路隧道的状态的实时监测，尤其监测在寒冷区域的隧道环境温度、围岩及结构温度、地下水渗流、结构应力的发展变化规律，及隧道质量缺陷部位、类型，以进一步分析隧道冻害类型、发生机理、冻害重点防治部位及防治措施，有效避免了因隧道损坏而导致的铁路安全事故，提高了铁路运行的安全性。
[0042]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0043]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0044]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1.一种寒区运营铁路隧道监测系统，其特征在于，该系统包括: 数据采集子系统，用于检测铁路隧道状态数据，安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处；以及 数据分析子系统，与所述数据采集子系统连接，用于根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态； 其中所述铁路隧道状态数据包括洞外环境数据，所述数据采集子系统包括:洞外环境数据采集装置，安装在所述铁路隧道进出口的拱顶和/或洞外预定距离的测试点处，用于采集洞外环境数据；以及 所述数据分析子系统包括:洞外环境数据分析装置，与所述洞外环境数据采集装置连接，用于根据所采集的洞外环境数据分析所述铁路隧道的洞外环境影响规律。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述洞外环境数据采集装置包括自动气象站和/或自动风向风速仪。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述铁路隧道状态数据包括洞内环境数据，其中: 所述数据采集子系统包括:洞内环境数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面和/或围岩内部的测试点处，用于采集洞内环境数据；以及 所述数据分析子系统包括:洞内环境数据分析装置，与所述洞内环境数据采集装置连接，用于根据所采集的洞内环境数据分析所述铁路隧道的隧道温度场分布规律。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述洞内环境数据采集装置包括自动温度记录仪和/或温度传感器。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述铁路隧道状态数据包括衬砌结构数据，其中: 所述数据采集子系统包括:衬砌结构数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面的测试点处，用于采集衬砌结构数据；以及 所述数据分析子系统包括:衬砌结构数据分析装置，与所述衬砌结构数据采集装置连接，用于根据所采集的衬砌结构数据分析所述铁路隧道的衬砌受力变化规律。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述衬砌结构数据采集装置包括混凝土表面应变计和/或地质雷达。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述铁路隧道状态数据包括地下水监测数据，其中: 所述数据采集子系统包括:地下水监测数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内排水沟、洞口集水井、洞外排水管、洞内衬砌结构内表面的测试点处，用于采集地下水监测数据；以及 所述数据分析子系统包括:地下水监测数据分析装置，与所述地下水监测数据采集装置连接，用于根据所采集的地下水监测数据分析所述铁路隧道的隧道渗流场分布规律。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述地下水监测数据采集装置包括流速流量计、渗压计、温度传感器、和/或水容器。9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述洞内环境数据采集装置安装在所述铁路隧道的洞内围岩内部的测试点包括:将所述温度传感器放置在锥状保护结构中；以及将所述锥状保护结构安装在所述洞内围岩内部的测试点的通孔中并进行密封处理。
【文档编号】E21F17/18GK205477747SQ201521135359
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】赵英光, 呼枭, 何宝华, 马凤伟, 张端阳, 史歌
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 神华准池铁路有限责任公司, 石家庄铁道大学