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;
安装固定套(1)为圆管状,内孔上部设有螺纹;
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。
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:膨胀管(2.2)中充满工作介质油。
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: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)上部,通过螺纹固定连接;应变传感器(3.5)固定设置在应变体(3.2)上部;PCB板(3.4)固定设置在端盖(3.3)内部,端盖(3.3)与应变体(3.2)固定连接;应变传感器(3.5)与PCB板(3.4)电性连接;传感器组件(3)设置在膨胀管组件(2)上部,通过螺纹固定连接,节流器(3.1)的顶头(3.1.2)与充油阀芯(2.5)的顶部抵触接触。
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:应变体(3.2)的压力油腔中充满工作介质油。
5.基于权利要求4所述隧道地层土压检测传感器的施工方法,其特征是:
S1、安装固定套(1)的设置:隧道环片(4)在生产过程中,安装固定套(1)预埋在隧道环片(4)内;或隧道环片(4)已经固定设置在隧道内时,在隧道环片(4)上钻孔,将安装固定套(1)固定设置在隧道环片(4)上钻孔中;
S2、膨胀管组件(2)的安装:将安装固定套(1)对应的隧道外地层(5)钻出预置孔;用橡皮泥包裹在膨胀管(2.2)外侧,膨胀管组件(2)通过螺纹与安装固定套(1)固定连接,膨胀管(2.2)连同其外侧包裹的橡皮泥设置在隧道外地层(5)的预置孔中;通过高压油管将膨胀管组件(2)与高压油泵(6)连接,高压油泵(6)向膨胀管(2.2)内泵入定量的工作介质油使膨胀管(2.2)发生膨胀,膨胀管(2.2)外侧包裹的橡皮泥与隧道外地层(5)接触;拆除膨胀管组件(2)连接的高压油管;
S3、传感器组件(3)安装:传感器组件(3)通过螺纹与膨胀管组件(2)固定连接,节流器(3.1)顶头(3.1.2)与充油阀芯(2.5)的顶部抵触接触,推开密封椎体与锥形密封孔之间的密封,膨胀管(2.2)内的工作介质油与应变体(3.2)压力油腔中的工作介质油连通,保持相同的压力;应变传感器(3.5)通过PCB板(3.4)输出应变压力;传感器组件(3)与膨胀管组件(2)在旋紧固定前,用恒温电吹风持续均匀加热五分钟,然后再完全旋紧。
6.根据权利要求5所述隧道地层土压检测传感器的施工方法,其特征是:隧道地层土压检测传感器的输出做置零处理,其方法是:在实验室中,向膨胀管组件(2)的膨胀管(2.2)中泵入定量的工作介质油;传感器组件(3)通过螺纹与膨胀管组件(2)固定连接,膨胀管(2.2)内的工作介质油与应变体(3.2)压力油腔中的工作介质油连通,保持相同的压力,此时应变传感器(3.5)通过PCB板(3.4)输出压力为偏置压力P0,偏置压力P0内置在PCB板(3.4)中;隧道地层土压检测传感器在现场施工安装后,应变传感器(3.5)实际输出应变压力为P1,应变压力P1经PCB板(3.4)处理后输出为隧道外地层(5)的土压值P,P的计算公式为:P=P1‑P0。
7.根据权利要求6所述隧道地层土压检测传感器的施工方法,其特征是:隧道地层土压检测传感器施工完成后,需经过72小时的静置期,待隧道外地层(5)作用在膨胀管(2.2)外的压力稳定后,才能准确采集隧道外地层(5)的土压数据。