[发明专利]一种用于盾构隧道掘进过程中地表土体位移监测的装置和方法

权利要求书

1.一种用于地表土体位移监测的装置，其特征在于：包括方形刚性薄板(1)、刚性金属管(2)、弹性回旋器(3)、位移传感器(4)、无线传感器(5)，锂电池板(6)，树脂外壳(7)和数据接收平台(8)；

刚性金属管(2)下端与方形刚性薄板(1)连接，上端与弹性回旋器(3)相连；弹性回旋器(3)一端与刚性金属管(2)相连接，刚性金属管(2)下沉时，弹性回旋器(3)发生收缩变形；刚性金属管(2)隆起时，弹性回旋器(3)发生伸长变形；弹性回旋器(3)另一端与位移传感器(4)相连，将位移数据传递给位移传感器(4)；位移传感器(4)一端与弹性回旋器(3)相连，接收来自弹性回旋器(3)的位移数据；位移传感器(4)另一端与无线传感器(5)相连，将位移数据转化为电信号传递给无线传感器(5)；无线传感器(5)通过无线传输到数据接收平台(8)；锂电池板(6)为位移传感器(4)和无线传感器(5)提供电源；树脂外壳(7)作为一个容器，弹性回旋器(3)、位移传感器(4)、无线传感器(5)和锂电池板(6)固定在树脂外壳(7)中；数据接收平台(8)接收来自无线传感器(5)的电信号，将电信号转化为具体数值并储存。

2.根据权利要求1所述的一种用于地表土体位移监测的装置，其特征在于：所述方形刚性薄板(1)是一种方形刚性材质的薄板。

3.根据权利要求1所述的一种用于地表土体位移监测的装置，其特征在于：所述刚性金属管(2)是一种不发生变形的铝制金属管。

4.根据权利要求1所述的一种用于地表土体位移监测的装置，其特征在于：方形刚性薄板(1)埋设在地表土体位移的监测点位，随着地表土体的隆起或下沉而产生位置的变化；通过与之相连的刚性金属管(2)将地表土体位移的变化传递到位移传感器(4)。

5.根据权利要求1所述的一种用于地表土体位移监测的装置，其特征在于：所述弹性回旋器(3)是一种可伸长和收缩的弹簧。

6.一种用于盾构隧道掘进过程中地表土体位移监测的试验方法，包括试验内容、监测方案、试验步骤；

试验内容旨在实现对盾构隧道掘进过程中地表土体位移的监测，探究地表土体的变形规律，保证地上建筑结构的正常营运；

监测方案包括：采取土体加固措施的地表土体位移监测方案和采取土体加固措施的地表土体位移监测方案；

试验步骤包括：监测装置安装及填土阶段，监测装置调试阶段和盾构隧道掘进阶段；

采取土体加固措施的地表土体位移监测方案：用于监测加固区和非加固区地表土体的位移；置换加固区的区域为：隧道纵向左右1D范围，深度为地表以下1D范围的土体，置换为密度大，抗剪强度高的土体；置换加固区：沿着隧道纵断方向，监测点分别位于2D，4D，6D，8D和10D对应的位置上；沿隧道横断面方向，监测点分别位于隧道中轴线及中轴线两侧：-1D，0，和1D对应的位置上；非加固区：沿着隧道纵断方向，监测点分别位于2D，4D，6D，8D和10D对应的位置上；沿隧道横断面方向，监测点分别位于隧道中轴线及中轴线两侧：-4D，-2D，2D和4D对应的位置上；D为盾构隧道直径；

不采取土体加固措施的地表土体位移监测方案：用于监测地表土体的位移；沿着隧道纵断方向，监测点分别位于2D，4D，6D，8D和10D对应的位置上；沿隧道横断面方向，监测点分别位于隧道中轴线及中轴线两侧：-4D，-2D，0，1D和3D对应的位置上；D为盾构隧道直径；

该试验方法包括以下试验步骤：

Step 1：填土至规定高度，静置24h；

Step 2：置换隧道周围地表及以下1D范围内的土体，静置24h；

Step 3：安装地表位移监测装置；

Step 4：调试监测装置，把数据接受平台内初始数据清零；

Step 5：静置24h，直至初始监测数据保持稳定；

Step 6：使用盾构机进行掘进，并实时记录保存监测数据；

Step 7：试验结束，拆除试验装置，放置原位。