[发明专利]一种隧洞变形监测及支护的装置和方法

说明书

本发明涉及隧洞监测和支护技术领域，公开了一种隧洞变形监测及支护的装置和方法，包括：变形监测装置和支护装置，变形监测装置包括：第一箱体、第一舵机、第一齿轮、第一转轴、第二转轴、第二齿轮、第二箱体、第二舵机、第三齿轮、第三转轴、第四齿轮、第四转轴、固定板、具有定位系统的激光测距仪、摄像机和控制系统；激光测距仪、摄像机、存储模块、无线通信模块、第一舵机和第二舵机分别与可编程逻辑控制器连接，可编程逻辑控制器通过无线通信模块与远程监控系统无线通信，这种隧洞变形监测及支护的装置和方法，大大提升了监测装置的监测范围，降低了监测成本，支护结构简单，支护效果好。

技术领域

本发明涉及隧洞监测和支护技术领域，特别涉及一种隧洞变形监测及支护的装置和方法。

背景技术

随着铁路工程建设迅速增长，越来越多的隧道工程也在迅速地开展，然而隧洞受到不同的地质地形内作用力，容易导致隧洞变形，隧洞变形后容易出现坍塌、滑动等破坏，其特点具有累进性和明显的时间效应塑性。

因此对隧洞进行变形监测和及时支护至关重要，然而现有的监测装置监测范围较小，导致监测成本较高，现有的支护装置结构复杂，支护效果不好。

发明内容

本发明提供一种隧洞变形监测及支护的装置和方法，可以解决现有技术中的上述问题。

本发明提供了一种隧洞变形监测及支护的装置和方法，包括：变形监测装置和支护装置，变形监测装置包括：第一箱体、第一舵机、第一齿轮、第一转轴、第二转轴、第二齿轮、第二箱体、第二舵机、第三齿轮、第三转轴、第四齿轮、第四转轴、固定板、具有定位系统的激光测距仪、摄像机和控制系统；

第一舵机固定在第一箱体内，第一舵机的输出轴同轴联接第一转轴的下端，第一齿轮通过键连接在第一转轴上，第一转轴的上端设置在轴承座内，轴承座固定在第一箱体内的顶部，第二转轴竖向设置在第一箱体内，第二齿轮通过键连接在第二转轴上，第一齿轮与第二齿轮啮合连接，第二转轴的上下两端分别通过轴承座设置在第一箱体的内的顶部和底部，第二齿轮的右侧与第二箱体固定连接，第二舵机固定在第二箱体内，第二舵机的输出轴同轴联接第三转轴的后端，第三转轴的前端设置在轴承座内，轴承座固定在第二箱体前侧的内表面上，第三齿轮通过键连接在第三转轴上，第四转轴的前后两端分别通过轴承座设置在第二箱体内的前后表面上，第四齿轮通过键连接在第四转轴上，第三齿轮与第四齿轮啮合连接，第四齿轮的右侧固定连接固定板，具有定位系统的激光测距仪和摄像机分别固定设置在固定板的右侧面上，第一箱体固定在隧洞的拱腰上，第一箱体和第二箱体上分别设有运动通槽；

控制系统包括：可编程逻辑控制器、存储模块、无线通信模块、电源模块和远程监控系统，激光测距仪、摄像机、第一舵机、第二舵机和可编程逻辑控制器、存储模块和无线通信模块分别与电源模块连接，激光测距仪、摄像机、存储模块、无线通信模块、第一舵机和第二舵机分别与可编程逻辑控制器连接，可编程逻辑控制器通过无线通信模块与远程监控系统无线通信。

所述支护装置包括:铁丝网、多个锚杆和多个钢筋混凝土砌块，多个锚杆均穿过铁丝网伸入岩土层内，多个钢筋混凝土砌块拼接后设置在多个锚杆和铁丝网的内侧，所述钢筋混凝土砌块上设有排水孔。

所述远程监控系统包括：服务器、显示器和报警器，显示器和报警器分别与服务器连接，激光测距仪和摄像机分别通过无线通信模块与服务器无线通信。

所述锚杆包括：尖端、螺纹杆、挡板和螺母，尖端位于螺纹杆的下端，挡板上设有供螺纹杆穿过的过孔，螺母位于挡板外侧且与螺纹杆螺纹连接，挡板位于铁丝网的内侧。

一种隧洞变形监测及支护的方法，包括以下步骤：

S1、在隧洞的拱腰上对称固定隧洞变形监测及支护的装置中的变形监测装置，通过具有定位系统的激光测距仪监测隧洞的拱顶、拱肩和拱腰到激光测距仪的初始距离，通过摄像机监测隧洞的拱顶、拱肩和拱腰的视频图片；