[发明专利]一种基于轴线纠偏的隧道横断面几何形态的检测方法

说明书

本发明实施例一种基于轴线纠偏的隧道横断面几何形态的检测方法，通过获取测头绕测杆旋转一周，测距仪扫描到隧道内的两个侧面时，得到的两个侧面的数据，然后拟合算法对数据拟合，确定装置的纠偏角度，然后将水平转轴沿水平刻度盘旋转纠偏角度，使得装置上的水平刻度盘的起始刻度线与隧道的轴线平行，然后获得该装置在轴线纠偏后，测量隧道横断面几何形态得到的测量数据，可以提高数据的准确性。进一步对测量数据进行分析，提高确定隧道横断面几何形态是否符合预设的修建标准的准确性。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种基于轴线纠偏的隧道横断面几何形态的检测方法。

背景技术

随着社会经济和生产的迅速发展，隧道工程大量涌现，隧道建设的标准也不断提高。在隧道施工过程中，常会遇到超欠挖的情况，超挖会增加开挖和初支成本，欠挖会导致隧道净空不够、影响初支质量，进而影响结构安全。在隧道运营过程中，结构可能出现收敛变形，不仅影响隧道的正常使用，还会危害到隧道结构的安全。准确测量隧道横断面几何形态，可以及时发现隧道的超欠挖及隧道变形等情况，及时发现隧道的薄弱部分，对于保证隧道施工运营的安全具有重要意义。

如图1，现有方案提供了一种基于激光扫描的隧道横断面的仪器，该仪器主要由：器架l、脚架2、伸出固定杆3、激光刹距望远镜4、连接螺栓5、租平气泡6、查平气泡7、竖直度盘8、水平度盘9以及自动调平器10。该仪器的器架上设有竖直度盘8和水平度盘9，器架1的顶端表面两侧均固定连接有伸出固定杆3，固定杆3之间连接转轴，转轴固定连接在激光测距望远镜4下端，激光望远镜设有红外定位模块控制激光测距望远镜的测量角度。其工作原理是：使用竖直度盘和水平度盘确定该仪器扫描位置(激光测距望远镜相对于在垂直度盘和水平度盘的位置)，在该位置处该仪器启动自身的激光扫描装置扫描横断面，然后沿着隧道方向再次移动该仪器，重新使用竖直和水平度盘确定该仪器扫描位置，启动扫描。得到测量数据后，对比几组数据确定隧道横断面的几何形态是否发生变化。

由于大多数隧道并不是直线型，隧道修建时会根据地下环境进行不同的规划，隧道的中轴线会出现不同变化(有部分弯曲有部分直线)。现有方案提供的仪器通过转轴控制激光望远镜的位置，在该位置处的激光测距望远镜的扫描角度与中轴线可能并不平行，如此确定出的横断面轮廓与标准的横断面存在角度差，如此测量得到的数据与标准的横断面数据存在差异，导致进一步确定该隧道横断面是否发生形变的准确性降低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于轴线纠偏的隧道横断面几何形态的检测方法，可以提高测量隧道横断面的准确性。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种基于轴线纠偏的隧道横断面几何形态的检测方法，提供检测隧道横断面几何形态的装置，所述装置包括：定位纠偏系统以及测量系统，所述定位纠偏系统包括：水平刻度盘以及水平转轴，所述水平转轴用于调整检测隧道横断面几何形态的装置与隧道轴线之间的夹角，所述测量系统包括：测杆、测头转轴以及测头，该测头转轴控制所述测头可绕测杆一端旋转测量隧道横断面的几何形态，该测头的两端设置有测距仪，所述检测方法包括：

当所述装置处于隧道内任一位置时，调整所述测杆的角度，使得所述测杆垂直于所述水平刻度盘；

获取所述测头转轴控制所述测头从所述水平刻度盘的起始刻度线开始，绕所述测杆旋转一周，测距仪扫描到隧道内的两个侧面时，得到的两个侧面的数据；

将每个侧面的数据转化为极坐标下的点坐标；

针对每个侧面的点坐标，利用预设的拟合算法在笛卡尔坐标系下对所述点坐标进行拟合，获得两组直线方程；

基于所述两组直线方程在所述极坐标系下的角度，确定所述装置的纠偏角度，所述纠偏角度是在所述笛卡尔坐标系下的角度；

将所述水平转轴沿水平刻度盘旋转所述纠偏角度，使得所述装置上的水平刻度盘的起始刻度线与所述隧道的轴线平行；