本文選題：地鐵盾構隧道 + DFOS　； 參考：《南京大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著城市地鐵交通樞紐的建設,我國的盾構隧道工程建設正以前所未有的速度迅猛發(fā)展,同時隧道在施工和運營過程中的各種變形引起的安全問題也日益突出,因此探索一種有效的隧道變形監(jiān)測方法具有重要意義。本文在總結國內外相關成果的基礎上,依托蘇州地鐵運營及開挖后的隧道監(jiān)測項目,結合課題組在隧道結構變形監(jiān)測中的研究成果和經驗,從盾構隧道變形機理出發(fā),系統(tǒng)的介紹了分布式光纖感測技術(DFOS)及其應用于盾構隧道結構變形監(jiān)測的可行性;從感測光纜的選型、定點鋪設方法的應用、溫度補償方案、監(jiān)測方案的制定、監(jiān)測系統(tǒng)的組成和數(shù)據的處理分析及隧道結構的評價等方面,對盾構隧道結構變形監(jiān)測的DFOS技術進行了比較系統(tǒng)的研究,為隧道結構變形監(jiān)測提供了一種新的有效途徑。論文主要內容如下:(1)論述了地鐵盾構隧道變形監(jiān)測的必要性,分析了隧道變形監(jiān)測技術的現(xiàn)狀與不足,介紹了 DFOS技術的優(yōu)勢、發(fā)展現(xiàn)狀和應用于隧道結構變形監(jiān)測的可行性。(2)介紹了 FBG、BOTDR、BOTDA、BOFDA等分布式光纖傳感技術的感測原理、解調儀的主要技術性能指標和技術優(yōu)勢,對BOFDA和BOTDA兩種技術的穩(wěn)定性和應變測量特性進行了對比研究。(3)結合盾構隧道襯砌結構組成及其變形特點,指出DFOS技術應用于地鐵隧道監(jiān)測的優(yōu)勢,分析了適用于隧道結構監(jiān)測的感測光纜、FBG傳感器、感測光纜固定方式和溫度補償手段。(4)將隧道結構縱向變形及環(huán)向收斂作為主要監(jiān)測內容,設計了 DFOS地鐵隧道變形監(jiān)測方案,并對系統(tǒng)的基本框架、數(shù)據處理的基本流程和預警閾值分別進行了闡述。(5)結合蘇州地鐵運營隧道的結構變形特點,提出了適用于光纜定點鋪設方法的夾具類型,設計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)測方案。監(jiān)測結果表明:截至2015年5月11日,蘇州地鐵運營隧道監(jiān)測段結構縱向存在變形異常,管片接縫最大變形量為1.45mm;道床結構伸縮縫隨溫度升高逐漸閉合,最大閉合量為0.35mm,遠小于其設計預留寬度,驗證了 DFOS監(jiān)測技術應用于運營隧道結構變形監(jiān)測的可行性。(6)分析了施工期隧道隧道結構變形的原因;根據蘇州4號線江興西路站～流虹西路站光纖監(jiān)測結果,證明了定點光纜具有空間易定位,定點間應變穩(wěn)定,監(jiān)測數(shù)據可靠等優(yōu)點,適合隧道等結構的長距離分布式監(jiān)測。
[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.
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U455.43;U231.3

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 楊建國;謝永利;李俊升;王運周;張曉;;隧道結構可靠性研究進展[J];現(xiàn)代隧道技術;2009年06期

2 左德元,鄭安啟;循環(huán)高溫環(huán)境下隧道結構的彈塑性有限元分析[J];西南交通大學學報;2001年02期

3 梁禹;廣州地鐵一號線隧道結構變形監(jiān)測及成果分析[J];施工技術;2002年06期

4 金豐年,周雪峰,翁杰;玄武湖隧道結構的動力計算分析[J];巖石力學與工程學報;2003年11期

5 劉新宇;張曉;邱旭光;吳軍;;環(huán)境溫度作用下隧道結構變形分析[J];解放軍理工大學學報(自然科學版);2007年01期

6 申彥民;;隧道結構耐久性的預測與評估分析[J];遼寧經濟;2007年12期

7 張厚貴;劉維寧;劉衛(wèi)豐;賈穎絢;;北京地下直徑線運營對地鐵2號線隧道結構振動影響控制標準的研究[J];隧道建設;2007年S2期

8 李志華;張光海;康海貴;;地震作用下隧道結構內力的統(tǒng)計分析[J];四川建筑科學研究;2008年06期

9 張友紅;曹勇;陳曉斌;;氯鹽侵蝕隧道結構壽命預測及耐久性技術研究[J];湖南交通科技;2009年03期

10 張雙茁;蔡厚強;;隧道結構防火設計的幾點思考[J];山西建筑;2010年09期

相關會議論文 前10條

1 金豐年;周雪峰;翁杰;;玄武湖隧道結構的動力計算分析[A];第八屆全國巖石動力學學術會議論文集[C];2003年

2 李志華;張其一;康海貴;劉懷相;馬海君;;使用期隧道結構抗震可靠度研究[A];隧道、地下工程及巖石破碎理論與應用——隧道、地下工程及巖石破碎學術研討會論文集[C];2007年

3 張厚貴;劉維寧;劉衛(wèi)豐;賈穎絢;;北京地下直徑線運營對地鐵2號線隧道結構振動影響控制標準的研究[A];第六屆海峽兩岸隧道與地下工程學術及技術研討會論文集[C];2007年

4 李志華;張其一;康海貴;劉懷相;馬海君;;使用期隧道結構抗震可靠度研究[A];隧道、地下工程及巖石破碎學術研討會論文集[C];2007年

5 禹海濤;于光喜;柳獻;袁勇;黃玉林;;近距離爆破下隧道結構動力特性模擬及分析[A];第2屆全國工程安全與防護學術會議論文集（下冊）[C];2010年

6 梅志榮;周先華;溫慕陽;張海蓉;;隧道結構火災高溫損傷現(xiàn)場模擬試驗研究[A];第一屆海峽兩岸隧道與地下工程學術與技術研討會論文集（下冊）[C];1999年

7 李廷春;殷允騰;;汶川地震中隧道結構的震害分析[A];巖石力學與工程的創(chuàng)新和實踐：第十一次全國巖石力學與工程學術大會論文集[C];2010年

8 佘健;;隧道結構實態(tài)可靠度評定應用研究[A];第八屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ卷）[C];1999年

9 紀沖;龍源;金廣謙;徐全軍;唐勇;劉影;顧月兵;;隧道結構在橋梁爆破拆除塌落沖擊作用下動力響應的數(shù)值模擬分析[A];中國爆破新技術Ⅲ[C];2012年

10 姜忻良;徐余;鄭剛;;地下隧道結構—土體系的有限元與無限元耦合分析法[A];第八屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ卷）[C];1999年

相關重要報紙文章 前1條

1 本報記者 王海燕;寶貴的子夜三小時[N];解放日報;2012年

相關博士學位論文 前5條

1 李訊;公路隧道結構安全與健康狀態(tài)標識系統(tǒng)研究[D];西南交通大學;2014年

2 李志華;隧道結構生命全過程可靠度研究[D];大連理工大學;2008年

3 劉濤;既有盾構隧道結構性能評價研究[D];同濟大學;2008年

4 翁其能;隧道高水壓段結構耐久性健康監(jiān)測與損傷評估[D];同濟大學;2007年

5 陳先國;隧道結構失穩(wěn)及判據研究[D];西南交通大學;2002年

相關碩士學位論文 前10條

1 蔡仁賢;地鐵雙跨箱型隧道結構縱向抗彎性能的數(shù)值研究[D];華南理工大學;2015年

2 袁小川;山嶺區(qū)公路隧道結構變形機理與處治方法研究[D];重慶交通大學;2015年

3 李思X;動、靜載作用下襯砌背后空洞對隧道結構安全性的影響[D];北京交通大學;2016年

4 康鑫;黃土地區(qū)土巖變層中隧道結構體系受力特征研究[D];西安科技大學;2015年

5 劉洋;運營隧道結構健康安全評價[D];華中科技大學;2015年

6 張馳;蘇州地鐵盾構隧道結構變形分布式光纖監(jiān)測技術研究[D];南京大學;2015年

7 孫文江;自適應神經—模糊推理系統(tǒng)在隧道結構安全評估中的應用[D];浙江大學;2013年

8 賈繼云;隧道結構安全監(jiān)測數(shù)據采集系統(tǒng)研究[D];長安大學;2009年

9 許蓓;運營隧道結構安全性評估研究[D];南昌航空大學;2010年

10 李泳伸;地震區(qū)隧道結構安全性的數(shù)值分析[D];西南交通大學;2004年

，

本文編號：1750756