淺說電纜隧道的施工實驗

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1監測系統

本研究提出一種簡單可行的監測方法，系統裝置主要有三個部件，包括豎向距離調節器、橫向彈性拉桿和應變傳感器。橫向彈性拉桿安裝在固定的支座上，該支座不因隧道頂部的變形而產生大的位移。系統工作時，調節豎向距離調節器，增加隨道頂部A點和橫向彈性拉桿上B點距離，使橫向彈性拉桿內部產生初始應力并發生彈性撓度。此時，當隧道上方受到壓力作用時,隨道到頂部將產生變形。由于這種變形，A點和B點的距離發生變化，從而使橫向彈性拉桿的撓度變大或者變小，進而引起彈性橫桿上B點處應變的改變，貼在B點的應變傳感器便可記錄下改點的應變變化值。當應變的變化量超過事先規定的警戒值時，系統發出報蜜，從而達到隧道安全監測的目的。本研究根據所示原理制作的實驗模型，圖中一個拱形鋼片和一個水平彈性鋼片焊接在一個剛性外框上。拱形鋼片用來模擬地下隧道的頂部，水平彈性鋼片則用來模擬橫向彈性拉桿，上面貼有應變片，和應變測試儀器相連接。共有四個螺旋可變長度的球頭螺紋頂桿配置在剛性外框、拱形鋼片和水平彈性鋼片之間。實驗中，首先調長0號頂桿，使水平彈性鋼片中出現張緊力，而應變片則把此時彈性鋼片中的應變傳遞到應變儀中進行記錄。之后，分別調節1、2和3號頂桿，通過改變它們的長度引起拱形鋼片的變形,這種變形導致A、B兩點之間的距離增加或者減小，從而使具有初始張緊力的水平彈性鋼片上B點處的應變發生改變，并由應變測試儀記錄。

2實驗過程與結果

本實驗使用BYD-5型應變儀測量水平彈性鋼片的應變。該應變儀采用如圖3所示的惠斯通電橋測量原理。B、D之間的電肪電源電分別為：當尺盡=盡盡時[/吧=0，此稱為電橋的平衡條件。該條件滿足時表明橋壓已經調解完畢，可以進行實驗。實測時，隨著裝置的受力變形斤-均發生變化，分別為：R性，假定應變片電阻變化量為)發生改變，所以AUbdOC，即MJbdOC。所以，電壓t/肪的變化反應了應變片應變的變化。需要說明的是，A和尺是已知量，根據應變儀型號確定。本實驗中，￡,=2v，尤=2.00。實驗過程取實驗裝置，調試橋壓，旋動0號球頭桿，使水平彈性鋼片中具有初始應力，待電橋平衡后準備實驗。首先旋動1號球頭桿調整其長度，并保證2、3號球頭桿和拱形鋼片脫離接觸。每轉動60。時記錄一個U⑽，直至旋至360。。類似(b)步驟，分別調整2號球頭桿和3號球頭桿并保持未被調節的球頭桿不接觸拱形鋼片，記錄數據。整理數據，填表繪圖。試驗結果由于球頭桿是可旋轉的伸縮式螺紋桿，故實驗中分別記錄螺桿旋轉角度，換算成球頭桿伸長的距離，同時觀測記錄B點兩側的應變片電壓改變量，通過公式，即e=4AC/SD/￡,尺換算成B點處的應變。為了減少隨機誤差，實驗進行兩次，測量結果列在中。將兩次測試結果平均之后，B點應變隨各個球頭桿增長量變化的趨勢可以表示?？梢钥闯?，1、2、3號球頭桿的長度變化對B點處應變的影響非常明顯。

3結論

地下電纜隧道頂部坍塌的特點是塌陷處的大位移小應變，故以隧道頂部位移的變化量作為評判指標是理想的隧道健康監測方案。本監測方法，通過簡單的機構，將隧道頂部的位移轉化為便于監測的彈性拉桿應變，成本低，技術成熟。模型實驗表明，此方法可行性強，施工方便，和應變傳感器配合使用，可實現對地下電纜隧道塌陷的實時在線監測。本研究重點是通過模型實驗證明監測方案的可行性，因此沒有對監測機構進行結構優化設計，這是本研究在將監測機構推廣到實際工程運用前應該完成的工作。

作者：黃楷焱易游麗王雪松袁衛鋒單位：西南科技大