(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210788830.X (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 申请人 中铁十八局集团有限公司 (72)发明人 薛翊国　郭壮壮　郭志强　王森昌　 王立川　邱道宏　朱瑞扩　刘利　 傅康　李志强　李雪冰　刘秋实　 孔凡猛　杨帆　公惠民　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 张庆骞 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01)G01B 11/16(2006.01) G01N 29/14(2006.01) G08B 21/18(2006.01) (54)发明名称 一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警 系统及方法 (57)摘要 本发明公开一种深埋隧道穿越活断层的变 形量测预 警系统及方法， 包括： 量测模块、 信息处 理模块和预警模块； 所述量测模块包括光纤传感 系统、 声发射传感系统和应力应变测量组件； 所 述光纤传感系统用于采集监测位置的变形数据， 所述声发射传感系统和应力应变测量组件用于 采集预警断面处的损伤信号和应力应变数据， 并 均传输至信息处理模块； 所述信息处理模块根据 变形数据确定预警断面， 且根据预 警断面处的损 伤信号或应力应变数据， 确定预警等级， 发送预 警信号至预警模块， 以使预警模块发出报警。 实 现隧道全自动实时的高精度监测、 传输与预警， 实现沿隧道线形的自动化、 分布式和长期的应变 监测。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115326130 A 2022.11.11 CN 115326130 A 1.一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统， 其特征在于， 包括： 量测模块、 信息 处理模块和预警模块； 所述量测模块包括光纤传感系统、 声发射传感系统和应力应变测量组件； 所述光纤传 感系统用于采集监测位置的变形数据， 所述声发射传感系统和应力应变测量组件分别用于 采集预警断面处的损伤信号和应力应 变数据， 并均传输 至信息处 理模块； 所述信息处理模块根据变形数据确定预警断面， 且根据 预警断面处 的损伤信号或应力 应变数据， 确定预警等级， 发送预警信号至预警模块， 以使预警模块发出报警。 2.如权利要求1所述的一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统， 其特征在于， 所 述光纤传感系统包括光纤、 固定夹具和固定点滑轮； 用于监测纵向和横向变形 的光纤通过 点对点的固定点滑轮连接到隧道管段， 通过固定夹具上敷设的直埋电缆进行信号传递， 以 对深埋隧道进行横向和纵向上的应力应 变测量。 3.如权利要求2所述的一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统， 其特征在于， 所 述固定夹具设置在深埋隧道衬砌节段环 表面， 并通过衬里螺 栓进行固定 。 4.如权利要求2所述的一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统， 其特征在于， 通 过在围岩上钻孔， 在孔内插 入墙塞和挂钩， 以支撑固定点滑轮。 5.如权利要求1所述的一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统， 其特征在于， 预 警断面确定后， 在满足声发射监测条件的情况下， 由声发射传感系统获取预警断面处的损 伤信号， 在声发射传感系统不易施作的情况下， 由应力应变测量组件获取预警断面的应力 应变数据。 6.如权利要求1所述的一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统， 其特征在于， 光 纤传感系统采集的变形数据包括隧道全断面监测点竖向位移 沉降、 台阶法开挖下水平上收 敛与下收敛和隧道开挖侵限面积； 所述信息处理模块对变形数据经处理得到时程曲线和纵 向变形曲线， 根据时程曲线和纵向变形曲线确定预警断面。 7.如权利要求1所述的一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统， 其特征在于， 由 声发射传感系统获取预警断面处的损伤信号， 包括上升时间与振幅的比值RA和平均频率 AF， 通过RA/AF的比值得到声发射参数r， 根据声发射参数r在活断层运动过程中的变化规律 以及r的变异系数 的发展规律， 确定不同等级破坏特征与声发射参数r的对应关系， 从而确 定预警等级。 8.如权利要求1所述的一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统， 其特征在于， 所 述声发射传感系统包括发射控制器和接收传感器； 由信息处理模块产生的声发射指令传输 至发射控制器， 发射控制器接收到声发射指 令后， 控制超声波发射器发射超声波， 且由接收 传感器接收预警断面的损伤信号后， 传输 至信息处 理模块。 9.如权利要求1所述的一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统， 其特征在于， 所 述应力应变测量组件包括收敛计、 位移计、 钢筋计和盒 式压力传感器， 用于采集预警断面处 的应力应 变数据。 10.一种深埋隧道穿越活断层的变形量测预警系统的工作方法， 其特 征在于， 包括： 由光纤传感系统采集监测位置的变形数据， 由信 息处理模块根据变形数据确定预警断 面； 由声发射传感系统采集预警断面处的损伤信号， 或由应力应变测量组件采集预警断面权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115326130 A 2处的应力应变数据， 由信息处理模块根据预警断面处的损伤信号或应力应变数据， 确定预 警等级， 并发送预警信号至预警模块， 以使预警模块发出报警。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115326130 A 3