[发明专利]一种用于实时测量隧道拱顶沉降的监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于实时测量隧道拱顶沉降的监测系统及方法，系统包括反光片、激光测距仪、数据传输单元和数据处理单元，其中，所述反光片设置于隧道的不稳定围岩内壁上，激光测距仪布设在隧道已开挖面的稳定围岩内壁上，激光测距仪测量与反光片之间角度和距离，并通过数据传输单元传输给数据处理单元，计算得出拱顶沉降。

技术领域

本发明涉及一种用于实时测量隧道拱顶沉降的监测系统及方法。

背景技术

铁路隧道的开采、施工和使用过程中，隧道围岩变形是围岩应力分布、整体力学形态变化和稳定状态最直接和可靠的反映，围岩净空位移的测量是隧道施工过程中一个重要环节，是判断围岩稳定性和指导施工的重要依据。对隧道围岩变形进行及时的监测和分析预报成为铁路隧道施工中保证施工安全、防止事故发生、合理确定隧道支护的十分重要的工作。

目前隧道监测方法主要有几种：收敛量计(仪)测量法精度可靠,但对于大断面隧道需要在平台车上工作,操作相对不便；相对三维位移观测法和绝对三维位移观测法可迅速测出相对变形和绝对变形值，前者可以自由设站,后者可在控制点上设站,但不能实时连续观测。自由设站时，虽增强了对场地的适应性，但所需测回增多，且洞内观测时间随观测点的增多而增加，可能影响施工。固定设站时，虽减少了测回，但需建立观测墩，降低了对场地的适应性，增加了费用，且可能给施工带来不便。他们共同的特点是不能实时监控、成本高等。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种用于实时测量隧道拱顶沉降的监测系统及方法，本发明通过在隧道的不稳定围岩内壁上布置反光片，在隧道已开挖面的稳定围岩内壁上布置云服务激光测距仪，通过激光测距仪测得与反光片之间角度和距离，进而计算得出拱顶沉降。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于实时测量隧道拱顶沉降的监测系统，包括反光片、激光测距仪、数据传输单元和数据处理单元，其中，所述反光片设置于隧道的不稳定围岩内壁上，激光测距仪布设在隧道已开挖面的稳定围岩内壁上，激光测距仪测量与反光片之间角度和距离，并通过数据传输单元传输给数据处理单元，计算得出拱顶沉降。

在隧道内每间隔一定距离设定一个监测断面，每个监测断面的拱顶布置一个反光片。

所述数据传输单元利用蓝牙传输方式将激光测距仪上测量数据实时传输到移动终端。

所述激光测距仪通过wifi联网可将数据传输到云端服务器，在远程的施工伙伴通过用户端实时共享测量数据。

所述数据处理单元根据收集到的变形位移监测数据自动分析，当所述不稳定围岩内壁的变形位移值达到或超过条件设计值时，所述数据处理单元将通过一报警系统发出报警信号。

基于上述系统的工作方法，在隧道内每间隔一定距离设定一个监测断面，每个监测断面的拱顶布置一个反光片，采集各个反光片距离激光测距仪的角度和距离，通过角度和距离计算出各个监测点的高程并存入数据库内，具体包括原始值、本次变化值以及累计变化值；每次的测量值与初始值的差值为沉降累计变化值，两次测量值之差为沉降本次变化值。

结构收敛报警值为±5mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明能实时监控施工隧道拱顶的沉降情况从而发出预警信息，监控系统具有高精度、自动化、网络化等优势，该系统能用于隧道施工安全、防止事故发生。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的侧立面示意图；

图2为本发明的正立面示意图；

图3为本发明的俯视图；