[发明专利]支护拱顶下沉监测装置及方法

说明书

本发明涉及工程监测领域，具体涉及了一种支护拱顶下沉监测装置，包括挂杆、激光器、基准杆和测量组件，激光器设于挂杆的底端，基准杆上设有校准刻度尺，测量组件通过滑动组件活动地配合连接于基准杆，使测量组件能够在基准杆的长度方向上滑动，测量组件包括基准指针以及相对设置的凹透镜和沉降刻度尺，基准指针的活动端对着校准刻度尺；在隧道支护拱顶设置挂钩，挂杆的顶端挂载于挂钩上，基准杆竖直设置于隧道的地面上。本发明的支护拱顶下沉监测装置通过凹透镜折射激光器射出的激光，使沉降量的读数更为精确，而且该装置操作简便，有利于向施工单位普及。

技术领域

本发明涉及工程监测领域，特别是涉及一种支护拱顶下沉监测装置及方法。

背景技术

隧道开挖后，隧道周边围岩应力进行重新分布。随着施工推进，隧道周边围岩及其支护将产生变形(拱顶沉降)。因此，对隧道拱顶沉降进行观测，可以有效了解施工期地层、支护结构与周边环境的动态变化，明确施工对地层、支护结构和周边环境的影响程度以及可能产生安全事故的薄弱环节，预测临近建筑物的变形发展趋势，及时对其安全性做出评估。

目前行业内采用全站仪或水准仪测量拱顶沉降，但上述设备较为昂贵，且在某些环境恶劣的隧道施工区还需要附加额外的保护措施，防止设备受损。而且，施工人员或监测人员需要具备一定的技术知识才能上手使用全站仪或水准仪，这不利于监测设备的普及应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种支护拱顶下沉监测装置，通过凹透镜折射激光器射出的激光，使沉降量的读数更为精确，而且该装置操作简便，有利于向施工单位普及。

基于此，本发明提供了一种支护拱顶下沉监测装置，包括：挂杆、激光器、基准杆和测量组件，所述激光器设于所述挂杆的底端，所述基准杆上设有校准刻度尺，所述测量组件通过滑动组件活动地配合连接于所述基准杆，使所述测量组件能够在所述基准杆的长度方向上滑动，所述测量组件包括基准指针以及相对设置的凹透镜和沉降刻度尺，所述凹透镜的焦距为4～6mm，且所述凹透镜在竖直方向上的高度为8～10mm，所述沉降刻度尺和凹透镜的距离为所述凹透镜焦距的0.9～1.2倍，所述基准指针的活动端对着所述校准刻度尺；

在隧道支护拱顶设置挂钩，所述挂杆的顶端挂载于所述挂钩上，所述基准杆竖直设置于所述隧道的地面上。

作为优选的，所述滑动组件包括滑轨和活动地配合连接于所述滑轨的滑动件，所述滑动件固定连接于所述测量组件，所述滑轨设在所述基准杆上，且所述滑轨沿所述基准杆的长度方向布置。

作为优选的，所述凹透镜的镜面为横截面呈C形的凹槽，且所述凹槽的长度方向的两端分别贯通于所述凹透镜的两侧。

作为优选的，所述沉降刻度尺为曲面状，其凹面上设有刻度线，所述沉降刻度尺的曲率半径为7～14mm。

作为优选的，所述激光器为一字线激光器，所述一字线激光器射出的激光的线宽为0.2～0.3mm。

作为优选的，所述滑动件上还设有驱动装置，所述驱动装置的输出轴上设有齿轮；所述滑轨的一侧固设有齿条，所述齿轮和齿条相啮合。

本发明还提供了一种支护拱顶下沉监测方法，包括下列步骤：

步骤S1、将挂杆挂载在隧道支护拱顶的挂钩上，并在隧道地面上架设竖直设置的基准杆；

步骤S2、对激光器进行调平，使所述激光器发射的激光平行于水平面，且所述激光对准所述基准杆；

步骤S3、滑动调节测量组件，使凹透镜的主轴和所述激光器发射的激光重合，并将此时测量组件在所述基准杆上的位置记为基准位；

步骤S4、选取合适的测量周期，重复步骤S1和S2，滑动调节测量组件至所述基准位，读取所述沉降刻度尺和激光相重合处的读数。

作为优选的，所述步骤S4还包括：