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小直径盾构施工中管片纵向应力监测研究
摘要
针对大型盾构施工中管片纵向应力变化的监测问题，本文基于传统的构造监测理论和技术手段，结合数字、机械化监测手段，提出了一种基于光纤布拉格光栅传感技术的应力监测方法。通过对不同工况下的管片纵向应力进行实测，分析其应力变化规律，并通过数值模拟对应力分布进行计算，得出了管片应力变化的原因和影响因素。研究结果表明，本文提出的方法可以有效地监测管片纵向应力变化，为盾构施工提供了科学的技术支持。
关键词：盾构，管片，纵向应力，光纤布拉格光栅传感技术
Abstract
Inviewofthemonitoringproblemoflongitudinalstresschangesofpipesectionsinlarge-scaleshieldconstruction,thispaperproposesastressmonitoringmethodbasedonfiberBragggratingsensingtechnologybasedontraditionalstructuralmonitoringtheoryandtechnologymeans,combinedwithdigitalandmechanizedmonitoringmeans.Bymeasuringthelongitudinalstressofpipesectionsunderdifferentworkingconditions,thestresschangeruleisanalyzed,andthestressdistributioniscalculatedbynumericalsimulation,andthecauseandinfluencingfactorsofpipestresschangeareobtained.Theresearchresultsshowthatthemethodproposedinthispapercaneffectivelymonitorthelongitudinalstresschangeofpipesections,andprovidescientifictechnicalsupportforshieldconstruction.
Keywords:shield,pipesection,longitudinalstress,fiberBragggratingsensingtechnology
1.引言
盾构是一种地下连续墙施工工艺，广泛应用于地铁、交通、水利等工程中。在盾构施工过程中，管片是盾构机前端工作部件，其受到巨大的土压力和泥水压力，容易产生应力变化，影响工程质量和安全。因此，在盾构施工过程中对管片纵向应力进行监测是非常重要的技术措施。
目前，盾构施工中的管片纵向应力监测通常采用传统的构造监测理论和技术手段，如应变仪、应变栅等，这些方法具有测量难度大、灵敏度低、精度不高等不足之处。为了提高监测效率和准确度，结合数字、机械化监测手段，本文提出了一种基于光纤布拉格光栅传感技术的管片纵向应力监测方法。
2.盾构施工中管片纵向应力监测方法
光纤布拉格光栅传感技术是一种新型的传感技术，通过在光纤中嵌入布拉格光栅，利用光波在光纤中的传播特性，实现对管片纵向应力进行高精度的监测。具体实施步骤如下：
（1）确定监测点位置及数量，选用适当的光纤传感器，将其安装在管片上。
（2）将光纤连接到数据采集器，从而实现对监测点的实时监测。
（3）根据需要，在不同工况下进行管片纵向应力监测，并记录实际数据。
（4）对数据进行处理和分析，得出应力变化规律，并对应力分布进行计算，得出管片应力变化的原因和影响因素。
3.实验结果与分析
本次实验在盾构施工现场进行，采用光纤布拉格光栅传感技术对不同工况下的管片纵向应力进行了监测，结果表明，管片纵向应力随着工况的变化而变化，其中土压力和泥浆压力是主要的影响因素。通过数值模拟，得出了管片应力分布图（如图1所示），分析得出其应力变化原因和影响因素。
图1管片应力分布图
4.结论
基于光纤布拉格光栅传感技术的管片纵向应力监测方法可以有效地监测管片纵向应力变化，对于提高盾构施工的科学性和安全性具有重要的意义。同时，本文提出的方法还可与其他监测技术相结合，进一步提高管片纵向应力监测的准确度和效率。