[发明专利]大型隧洞结构面迹线激光测量仪

说明书

本发明公开了大型隧洞内结构面迹线激光测量仪，测量仪本体表面顶部的左侧固定连接有开关，测量仪本体表面顶部的右侧固定连接有水准管，测量仪本体的右侧固定连接有测量仪灯头。本发明通过固体激光器模组、半导体、电池、水准管、测量仪灯头、凸透镜和二维正交光栅相互配合使用下，可解决现有大型隧洞内结构面迹长测量工作中的不足，提高结构面迹线测量效率和精度，满足工程建设及科学研究的需要，克服实际工程中结构面的测量受各种条件限制，如光线、粉尘、工作时间、桩号、安全等无法做到精准测量的问题。

技术领域

本发明涉及大型隧洞内岩体结构面迹线长度、位置激光测量仪器技术领 域，具体为结构面迹线激光测量仪。

背景技术

岩体内部存在结构面，这是岩体不同于岩石的根本原因。然而结构面大 部分位于岩体内部，因此要研究岩体的稳定性，就必须对结构面出露迹线进 行测量，这是岩体稳定研究的必要手段。结构面迹线长度和位置的测量是一 项重要任务，然而在大型隧洞内，由于实际工程中结构面的测量受各种条件 限制。例如对于高大水电工程隧洞，墙壁高度达20m，隧洞高度大，在爆破条 件下，大型地下洞室中往往会充满大量粉尘，这使人不能长时间停留，不利 于使用精密激光仪器进行测量。另外，大型洞室的墙壁很高，且洞内照明条件有限，不利于人员进行近距离测量。目前对于大型地下洞室节理编录主要 采用工程师现场估测的方法，主要依靠工程师站在地面上估测隧洞墙壁上每 条结构面的起点和交点等分布位置，辅助以卷尺、皮尺配合桩号进行位置确 定，高度以估读为主，这无法真实反映节理迹线的实际位置，易造成误差累 积。这导致工作效率、工作精度、工作安全等无法做到标准，对于进一步的 工程安全性评价有较大风险。本专利建立一种精确、便携、可广泛推广的激 光测量结构面迹长方法，主要通过采用激光网格投影，确定节点坐标，利用 网格对节理端点坐标快速确定，结合投影变换方法，从而来确定节理位置和 迹长。不仅能提高测量时的工作效率，缩短测量时间，而且极大地减小了测 量误差。此外，在黑暗且粉尘较多的洞室中，激光的穿透能力极强，亮度较 高，便于观察测量对象。

发明内容

本发明的目的在于提供克服现有大型隧洞内结构面测量工作中的不足， 提高结构面测量效率和精度，满足工程建设及科学研究的需要。解决在高大 隧洞开挖工程中，结构面的测量受各种条件限制，如光线、时间、桩号、安 全等无法做到精准测量的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：结构面迹线激光测量仪， 包括测量仪本体，所述测量仪本体表面顶部的左侧固定连接有开关，所述测 量仪本体表面顶部的右侧固定连接有水准管，所述测量仪本体的右侧固定连 接有测量仪灯头，所述测量仪灯头内腔的左侧固定连接有二维正交光栅，所 述测量仪灯头内腔的右侧固定连接有凸透镜，所述测量仪本体内腔的左侧固 定连接有电池，所述测量仪本体内腔的左侧固定连接有半导体，所述测量仪 本体内腔的右侧固定连接有固体激光器模组。

优选的，所述二维正交光栅其中一条光栅在正交水准气泡所组成平面中， 所述二维正交光栅其基本原理与一维光栅衍射相同，都为单缝衍射和缝间干 涉共同作用的结果，不同之处在于二维正交光栅经过衍射之后的图案并非如 一维光栅那样为明暗相间的条纹，而是格栅图形。

优选的，所述将二维正交光栅素描区域划分为网格，有利于二维正交光 栅精准快速素描，减小了以往人为估测产生的误差，采用激光作为光源，有 较强的穿透性，在一些烟尘较大，光线暗淡工作地点，如施工中的大型地下 洞室，能够不受影响继续工作。

优选的，所述装置结构为532nm绿色激光发射器，通过激光发射器发射 532nm绿色激光经过二维正交光栅衍射在隧洞墙壁上形成规则的网格图。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：