[发明专利]一种盾构下穿结构物形变的激光自动化分析系统及方法

权利要求书

1.一种盾构下穿结构物形变的激光自动化分析系统，包括：

激光测量单元(100)：其能够利用激光光程差测量所述结构物的位移和/或位移变化率，

自动分析单元(200)：将所述位移和/或所述位移变化率分别与数据库(300)中对应的设定阈值进行比较并输出比较结果；

其特征在于，

所述激光测量单元(100)包括附于所述结构物的用于反射激光的楔形靶板(400)，

其中，所述楔形靶板(400)具有对应不同施工阶段的至少两个各异的反射角，以使得所述至少两个各异的反射角能够跟随盾构的施工进程改变所述激光光程差的变化率；

其中，所述至少两个各异的反射角分别对应各自的设定阈值，从而所述自动分析单元(200)能够根据不同施工阶段的所述结构物的沉降规律读取各自的设定阈值并与所述位移和/或位移变化率进行比较，

所述自动分析单元(200)配置为如下方式读取所述数据库中的设定阈值：

在所述激光光程差(△s)小于或等于第一反射角(β₁)对应的第一激光光程差阈值(L₁)的情况下，所述自动分析单元(200)读取所述第一反射角(β₁)对应的第一设定阈值；和/或

在所述激光光程差(△s)大于所述第一反射角(β₁)对应的第一激光光程差阈值(L₁)且小于或等于第二反射角(β₂)对应的第二激光光程差阈值(L₂)的情况下，所述自动分析单元(200)读取所述第二反射角(β₂)对应的第二设定阈值；和/或

在所述激光光程差(△s)大于第二反射角(β₂)对应的第二激光光程差阈值(L₂)且小于或等于第三反射角(β₃)对应的第三激光光程差阈值(L₃)的情况下，所述自动分析单元(200)读取所述第三反射角(β₃)对应的第三设定阈值。

2.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于，所述至少两个反射角按照如下方式设置：

建立盾构下穿的数值仿真模型；

基于所述数值仿真模型的数值仿真结果获取所述结构物的沉降曲线；

将所述沉降曲线按照施工阶段至少分为两段，分别计算至少两段的结构物的位移变化率，并按照所述激光光程差的变化率与所述位移变化率相互契合的方式设置所述反射角。

3.根据权利要求2所述的分析系统，其特征在于，所述设定阈值至少按照如下方式设定：

根据盾构刀盘的行进路径将所述沉降曲线分为前期沉降曲线、中期沉降曲线和后期沉降曲线，

其中，基于所述前期沉降曲线设定前期位移阈值和/或前期位移变化率阈值；

基于所述中期沉降曲线设定中期位移阈值和/或中期位移变化率阈值；

基于所述后期沉降曲线设定后期位移阈值和/或后期位移变形率阈值；

其中，所述前期沉降曲线对应所述盾构刀盘未穿至所述结构物的阶段，

所述中期沉降曲线对应有所述盾构刀盘正穿至所述结构物的阶段，

所述后期沉降曲线对应所述盾构刀盘已穿过所述结构物的阶段。

4.根据权利要求3所述的分析系统，其特征在于，所述激光测量单元(100)的激光发射器能够发射至少两束平行激光，所述至少两束平行激光经附于所述结构物不同位置的至少两个楔形靶板反射至所述激光测量单元(100)的激光接收器，从而所述自动分析单元(200)能够根据所述发射至少两束平行激光的激光行程计算所述结构物的倾斜率，用于分析所述结构物是否相对地面发生了倾斜，

其中，所述倾斜率的设定阈值与所述至少两个各异的反射角相互对应。

5.根据权利要求4所述的分析系统，其特征在于，所述激光发射器的激光发射频率配置为：

所述激光测量单元(100)能够在盾构正穿至所述结构物时的第二测量频率大于在盾构未穿至所述结构物时的第一测量频率；和/或

所述激光测量单元(100)能够在盾构下穿至所述结构物时的第二测量频率大于在盾构已穿过所述结构物时的第三测量频率。