一种隧道地层土压检测传感器及施工方法技术

一种隧道地层土压检测传感器，包括安装固定套、膨胀管组件、传感器组件；膨胀管组件设置有膨胀管，其固定设置在安装固定套的内孔中，传感器组件固定设置在膨胀管组件上部；土压检测传感器施工时，膨胀管设置在隧道环片外侧的隧道外地层中，通过充填高压工作介质油使膨胀管发生膨胀，膨胀管内的工作介质油连通至传感器组件；当隧道外地层的压力变化时作用在膨胀管外壁的压力发生变化，使膨胀管内的工作介质油压力产生相应变化，工作介质油压力的变化传递至传感器组件，输出压力变化信号；本发明专利技术的隧道地层土压检测传感器在损坏时，可以通过更换膨胀管组件、传感器组件予以修复，解决了现有土压检测传感器损坏无法修复的问题。有土压检测传感器损坏无法修复的问题。有土压检测传感器损坏无法修复的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道地层土压检测传感器及施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道地层土压监测
，具体涉及一种隧道地层土压检测传感器及施工方法。

技术介绍

[0002]现有用于监测隧道地层土压变化的土压传感器，是在隧道施工过程中，预埋在隧道环片外侧的地层中；随着土压传感器的长期使用，因各种原因会使土压传感器损坏，由于土压传感器预埋在隧道环片外侧的地层中，其无法更换，因此最终导致隧道地层土压变化监测的失效，但目前尚无技术手段解决此问题。

技术实现思路

[0003]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种隧道地层土压检测传感器及施工方法，隧道地层土压检测传感器包括安装固定套、膨胀管组件、传感器组件，膨胀管组件固定设置在安装固定套的内孔中，传感器组件固定设置在膨胀管组件上部；膨胀管组件设置有膨胀管，土压检测传感器施工时，膨胀管设置在隧道环片外侧的隧道外地层中，膨胀管内充有高压的工作介质油而发生膨胀，膨胀管内的工作介质油连通至传感器组件；土压检测传感器工作时，隧道外地层的压力发生变化导致作用在膨胀管外壁的压力发生变化，使膨胀管内的工作介质油压力相应产生变化，工作介质油压力的变化传递至传感器组件，输出压力变化信号；本专利技术的隧道地层土压检测传感器可随隧道施工中同步进行施工安装，也可以在隧道施工完成后独立加装；当隧道地层土压检测传感器因各种原因损坏时，可以通过更换膨胀管组件、传感器组件予以修复，因此可长期维持隧道地层土压监测的有效性。
[0004]为了实现所述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种隧道地层土压检测传感器，包括安装固定套、膨胀管组件、传感器组件，膨胀管组件固定设置在安装固定套的内孔中，传感器组件固定设置在膨胀管组件上部；膨胀管组件设置有膨胀管，土压检测传感器施工时，膨胀管设置在隧道环片外侧的隧道外地层中，膨胀管内通过高压工作介质油而发生膨胀，膨胀管内的工作介质油连通至传感器组件；土压检测传感器工作时，膨胀管内的工作介质油保持一定的压力，用于平衡膨胀管弹性变形压力及隧道外地层压力，当隧道外地层的压力发生变化时，作用在膨胀管外壁的压力发生变化，使膨胀管内的工作介质油压力相应产生变化，此变化传递至传感器组件，传感器组件输出压力变化信号，实现对隧道地层土压的检测。
[0005]进一步的，安装固定套为圆管状，内孔上部设有螺纹；安装固定套为土压传感器的安装基础件，其固定设置在隧道环片中；安装固定套有两种方法固定设置在隧道环片中：一种为隧道环片在生产过程中，安装固定套预埋在隧道环片内，为防止在隧道环片在生产过程水泥砂浆进入安装固定套内部，安装固定套两端设置有堵头；另一种为隧道环片已经固定设置在隧道内时，在隧道环片上钻孔，将安装固定套通过粘结的方式固定设置在隧道环片上钻孔中；为保证安装固定套与隧道环片固定连接的可靠性，安装固定套的外圆周面加
工有滚花纹。
[0006]进一步的，膨胀管组件包括膨胀管套、膨胀管、充油阀体、充油阀帽、充油阀芯、弹簧；膨胀管套中间设有贯穿的台阶孔，膨胀管套上部设有内、外螺纹；膨胀管为一端封闭的细长管，其设置在膨胀管套台阶孔的小孔中，上端与膨胀管套焊接连接；充油阀体为短圆环状，下部设有圆锥形密封孔，上部设有弹簧孔，充油阀体设置在膨胀管套台阶孔的大孔中；充油阀帽为短圆环状，下部设有直径较大的弹簧孔，上部设有直径较小的阀芯孔，外圆设有螺纹，外圆上端设有对称的削扁，削扁底部与弹簧孔连通，充油阀帽通诺螺纹固定设置在膨胀管套台阶孔的大孔中，下端与充油阀体上端抵触；充油阀芯为细长杆，下部设有密封椎体，充油阀芯设置在充油阀体、充油阀帽的孔中，下部密封椎体与充油阀体下部的锥形密封孔配合密封，上部位于充油阀帽的弹簧孔中的杆体上设有扁形的弹簧挡边；弹簧设置在充油阀体、充油阀帽的弹簧孔中，弹簧下端与充油阀体弹簧孔底部抵触，弹簧上端与充油阀芯的弹簧挡边抵触；膨胀管组件设置在安装固定套的内孔中，通过螺纹固定连接。
[0007]进一步的，膨胀管中预先充满工作介质油；在土压检测传感器未安装使用的状态下，充油阀芯在弹簧作用下，充油阀芯下部的密封椎体与充油阀体下部的锥形密封孔呈接触密封状态，防止膨胀管中的工作介质油泄露；膨胀管中预先充满工作介质油是防止在土压检测传感器施工安装中，泵入工作介质油后膨胀管中存在过多的空气，防止因空气的可压缩性而影响土压检测传感器的灵敏度。
[0008]进一步的，传感器组件组件包括节流器、应变体、端盖、PCB板、应变传感器；节流器为厚圆饼状，圆饼中部设有若干节流孔，下部设有空腔，空腔底部设有顶头，空腔内壁设有内螺纹，上部设有台阶面，台阶外圆周面设有外螺纹；应变体为厚圆饼状，下部设有空腔，空腔内壁设有内螺纹，空腔底部设有压力油腔，应变体设置在节流器上部，通过螺纹固定连接；应变传感器固定设置在应变体上部；PCB板固定设置在端盖内部，端盖与应变体固定连接；应变传感器与PCB板电性连接；传感器组件设置在膨胀管组件上部，通过螺纹固定连接，节流器的顶头与充油阀芯的顶部抵触接触；设置节流器的目的是利用节流器实现应变体与膨胀管组件的连接，防止应变体与膨胀管组件直接连接时，因连接旋紧力不同而影响到应变体的输出稳定性；节流器与应变体的连接是在工厂端通过测力扳手实现，以保证所有节流器与应变体连接旋紧力的稳定性；另外节流器也避免了应变体与充油阀芯的接触，防止打开充油阀芯的力影响到应变体的工作稳定性。
[0009]进一步的，应变体的压力油腔中充满工作介质油，在土压检测传感器未安装使用的状态下，节流器的节流孔下端口粘贴有密封胶带，防止压力油腔中的工作介质油泄露，密封胶带在传感器组件组件与膨胀管组件连接时去除；压力油腔中预先充满工作介质油是防止土压检测传感器工作中，整个压力传递密闭腔中存在过多的空气，防止因空气的可压缩性而影响土压检测传感器的灵敏度。
[0010]一种隧道地层土压检测传感器的施工方法，其施工过程如下：
[0011]S1、安装固定套的设置：隧道环片在生产过程中，安装固定套预埋在隧道环片内；或隧道环片已经固定设置在隧道内时，在隧道环片上钻孔，将安装固定套固定设置在隧道环片上钻孔中；安装固定套为土压传感器的安装基础件，膨胀管组件、传感器组件通过安装固定套与隧道环片固定连接，当膨胀管组件、传感器组件发生损坏时，可通过更换膨胀管组件、传感器组件予以修复，因此可维持隧道地层土压监测的长期有效性。
[0012]S2、膨胀管组件的安装：将安装固定套对应的隧道外地层钻出预置孔；用橡皮泥包裹在膨胀管外侧，膨胀管组件通过螺纹与安装固定套固定连接，膨胀管连同其外侧包裹的橡皮泥设置在隧道外地层的预置孔中；通过高压油管将膨胀管组件与高压油泵连接，高压油泵向膨胀管内泵入定量的工作介质油，膨胀管发生膨胀，膨胀管外侧包裹的橡皮泥与隧道外地层接触；拆除膨胀管组件连接的高压油管；膨胀管外侧包裹的橡皮泥是用于弥补钻出预置孔时导致的隧道外地层土方损失，同时橡皮泥会使膨胀管外壁所收到的土压更加均匀；高压油泵向膨胀管内泵入的工作介质油的质量经实验确定，为固定值，其目的是保证所有土压检测传感器在施工安装完成后输出土压值的准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道地层土压检测传感器，其特征是：包括安装固定套(1)、膨胀管组件(2)、传感器组件(3)，膨胀管组件(2)固定设置在安装固定套(1)的内孔中，传感器组件(3)固定设置在膨胀管组件(2)上部；膨胀管组件(2)设置有膨胀管(2.2)，土压检测传感器施工时，膨胀管(2.2)设置在隧道环片(4)外侧的隧道外地层(5)中，膨胀管(2.2)内充有高压的工作介质油而发生膨胀，膨胀管(2.2)内的工作介质油连通至传感器组件(3)；土压检测传感器工作时，隧道外地层(5)的压力发生变化导致作用在膨胀管(2.2)外壁的压力发生变化，使膨胀管(2.2)内的工作介质油压力相应产生变化，工作介质油压力的变化传递至传感器组件(3)，输出压力变化信号。2.根据权利要求1所述隧道地层土压检测传感器，其特征是：安装固定套(1)为圆管状，内孔上部设有螺纹。3.根据权利要求2所述隧道地层土压检测传感器，其特征是：膨胀管组件(2)包括膨胀管套(2.1)、膨胀管(2.2)、充油阀体(2.3)、充油阀帽(2.4)、充油阀芯(2.5)、弹簧(2.6)；膨胀管套(2.1)中间设有贯穿的台阶孔，膨胀管套(2.1)上部设有内、外螺纹；膨胀管(2.2)为一端封闭的细长管，其设置在膨胀管套(2.1)台阶孔的小孔中，上端与膨胀管套(2.1)焊接连接；充油阀体(2.3)为短圆环状，下部设有圆锥形密封孔，上部设有弹簧孔，充油阀体(2.3)设置在膨胀管套(2.1)台阶孔的大孔中；充油阀帽(2.4)为短圆环状，下部设有直径较大的弹簧孔，上部设有直径较小的阀芯孔，外圆设有螺纹，外圆上端设有对称的削扁，削扁底部与弹簧孔连通，充油阀帽(2.4)通诺螺纹固定设置在膨胀管套(2.1)台阶孔的大孔中，下端与充油阀体(2.3)上端抵触；充油阀芯(2.5)为细长杆，下部设有密封椎体，充油阀芯(2.5)设置在充油阀体(2.3)、充油阀帽(2.4)的孔中，下部密封椎体与充油阀体(2.3)下部的锥形密封孔配合密封，上部位于充油阀帽(2.4)的弹簧孔中的杆体上设有扁形的弹簧挡边；弹簧(2.6)设置在充油阀体(2.3)、充油阀帽(2.4)的弹簧孔中，弹簧(2.6)下端与充油阀体(2.3)弹簧孔底部抵触，弹簧(2.6)上端与充油阀芯(2.5)的弹簧挡边抵触；膨胀管组件(2)设置在安装固定套(1)的内孔中，通过螺纹固定连接。4.根据权利要求3所述隧道地层土压检测传感器，其特征是：膨胀管(2.2)中充满工作介质油。5.根据权利要求3所述隧道地层土压检测传感器，其特征是：传感器组件(3)组件包括节流器(3.1)、应变体(3.2)、端盖(3.3)、PCB板(3.4)、应变传感器(3.5)；节流器(3.1)为厚圆饼状，圆饼中部设有若干节流孔(3.1.1)，下部设有空腔，空腔底部设有顶头(3.1.2)，空腔内壁设有内螺纹，上部设有台阶面，台阶外圆周面设有外螺纹；应变体(3.2)为厚圆饼状，下部设有空腔，空腔内壁设有内螺纹，空腔底部设有压力油腔，应变体(3.2)设置在节流器(3.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾晓凤，白雅伟，李国伟，李银霞，王晓睿，孙立光，林青，李俊峰，韩艳红，王展，李志鹏，郑培信，王昊森，孙永新，秦文茜，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：