[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

说明书

本发明公开了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，包括方形刚性薄板、刚性金属管、弹性回旋器、位移传感器、无线传感器、锂电池板、树脂外壳和数据接收平台。本发明结合位移传感器和无线传感器，摒弃传统的有线数据传输，实现地表土体位移数据的无线传输；在试验中考虑地表土体的加固区和非加固区，可同时监测两个区的地表位移；分别进行了两组试验：采取加固措施和不采取加固措施，探究地表土体加固的必要性；本发明监测装置位于试验箱内，克服了传统有线传输装置易受干扰传的缺点，提高试验的精确度；采用无线监测，克服了安装及调试阶段排列及固定有线线路的缺点，减少监测设备线路调试时间，显著提高试验效率。

技术领域

本发明是涉及地下工程领域，特别是涉及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。

背景技术

盾构隧道在掘进的过程中，会造成地表土体的隆起或沉降，对地上建筑结构造成严重的影响。尤其是在城市中进行盾构隧道掘进，地上建筑结构错综复杂，为了保证地上建筑结构正常运营，必须控制地表土体的变形。研究盾构隧道掘进过程中对地表土体的变形规律，工程师通常会对地表土体的变形进行监测。在盾构隧道的施工前，一般会在开展盾构隧道掘进试验来探究地表土体的变化规律。

在试验室进行盾构隧道的掘进试验时，往往涉及到地表土体位移的测量。现有的地表位移监测装置一般为有线装置，在监测过程中容易造成人为移动而产生误差，使试验结果不准确。在使用过程中往往由于线路繁杂，监测线路之间往往会互相影响，并且在调试监测装置的过程中，往往需要花费大量的人力物力。除此之外，监测装置笨重庞大，不仅难以移动，并且需要占据大量的试验空间。

为此，本发明提出一种用于地表土体位移监测的装置和方法，可以实现无线传输，避免人为扰动对监测结果的影响；减少监测设备线路调试时间，显著提高试验效率。

发明内容

本发明提供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，用于地表土体位移的监测，实现地表土体位移数据的无线传输，提高试验准确率和试验效率。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种用于地表土体位移监测的装置，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)。

所述方形刚性薄板(1)是一种方形刚性材质的薄板。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)。

所述刚性金属管(2)是一种不发生变形的铝制金属管。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。刚性金属管(2)可随着方形刚性薄板(1)得到移动而上升或下降。

所述弹性回旋器(3)是一种可伸长和收缩的弹簧。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)与位移传感器(4)相连，接收来自位移传感器(4)的电信号，并通过无线传输，将数据传递到数据接收平台(8)。

锂电池板(6)为位移传感器(4)和无线传感器(5)提供电源，并且锂电池板(6)可反复充电，循环利用。

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)按照一定的顺序和规则固定在树脂外壳(7)中。