專利名稱：隧道tsp幾何參數(shù)全方位測量裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道參數(shù)測量裝置與方法。
背景技術(shù)：
超前地質(zhì)預(yù)報作為隧道信息化動態(tài)設(shè)計和施工不可或缺的部分，及時預(yù)報掌子面前方不良地質(zhì)情況，以便提前采取有效措施，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，確保隧道施工的安全， 已經(jīng)得到了工程界的廣泛認(rèn)同。隧道地震勘探法(TSP)是施工期非破壞性長期超前地質(zhì)預(yù)報的主要方法之一，已經(jīng)成為長大隧道信息化施工中應(yīng)用最廣泛的預(yù)報方法之一。炮孔幾何參數(shù)的測量是TSP數(shù)據(jù)采集前準(zhǔn)備工作的重要環(huán)節(jié)，對后續(xù)處理的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，只有在測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提下，才能保證處理結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高超前地質(zhì)預(yù)報的準(zhǔn)確率。TSP超前地質(zhì)預(yù)報所需的炮孔幾何參數(shù)包括孔深、孔高、孔間距、傾角和方位角，而TSP 203plus系統(tǒng)僅配置有電子測角儀和手持激光測距儀，可較準(zhǔn)確的測量炮孔傾角及各炮孔至接收孔距離，而隧道測量環(huán)境、方法復(fù)雜，無法準(zhǔn)確測量孔深、孔高及方位角等參數(shù)，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述不足，而提供一種隧道TSP幾何參數(shù)全方位測量裝置與方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于測量，確保TSP幾何參數(shù)測量準(zhǔn)確性，從而獲取準(zhǔn)確的幾何參數(shù)數(shù)據(jù)，得到與實際地質(zhì)情況相符的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，提高超前地質(zhì)預(yù)報的準(zhǔn)確率，真正實現(xiàn)隧道信息化施工。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量裝置，包括深度測量尺，深度測量尺與孔距測量尺垂直設(shè)置且兩者通過環(huán)形固定器可滑動連接，深度測量尺的端部設(shè)有水準(zhǔn)器底座，水準(zhǔn)器底座通過多個腳螺旋連接和調(diào)解圓水準(zhǔn)器，圓水準(zhǔn)器通過豎向固定器與高度測量尺垂直連接，水準(zhǔn)器底座接有延伸板，水準(zhǔn)器底座、延伸板與深度測量尺平行，圓水準(zhǔn)器上設(shè)有傾角測量器。所述的圓水準(zhǔn)器的一側(cè)設(shè)有垂直調(diào)節(jié)桿，垂直調(diào)節(jié)桿兩端分別設(shè)有垂直頂板和方位角測量器，垂直調(diào)節(jié)桿能在圓水準(zhǔn)器所確定的平面內(nèi)繞方位角測量器所在的一端轉(zhuǎn)動。所述的方位角測量器為一帶有雙層刻度線的四分之一圓盤。所述的高度測量尺上安裝有激光器，激光器可沿高度測量尺滑動。所述的環(huán)形固定器既可沿深度測量尺和孔距測量尺滑動，亦可使深度測量尺與孔距測量尺相互轉(zhuǎn)動。所述的腳螺旋有三個。應(yīng)用上述裝置實現(xiàn)隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量方法，包括以下步驟A.將深度測量尺插入待測炮孔中，通過深度測量尺上的刻度讀取炮孔深度值；B.移動孔距測量尺至邊墻，將孔距測量尺一端置于鄰近炮孔處，讀取當(dāng)前炮孔對應(yīng)的孔距測量尺刻度值，即為兩炮孔間距；
C.通過水準(zhǔn)器底座上的調(diào)節(jié)腳螺旋調(diào)平圓水準(zhǔn)器，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，逆時針旋轉(zhuǎn)傾角測量器，使其與水準(zhǔn)器底座的延伸板接觸，指針?biāo)缚潭戎导礊榕诳變A角。所述的隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量方法，還包括以下步驟a.左右旋轉(zhuǎn)垂直調(diào)節(jié)桿，使垂直頂板緊貼隧道邊墻，確保垂直調(diào)節(jié)桿垂直于邊墻， 與垂直調(diào)節(jié)桿相連的方位角測量器上指針?biāo)缚潭戎导礊榕诳追轿唤?；b.調(diào)節(jié)高度測量尺上的激光器位置，使其與炮孔處于同一水平面上，激光器上指針?biāo)缚潭戎导礊榕诳赘叨戎?。本發(fā)明裝置適應(yīng)于隧道復(fù)雜測量環(huán)境，測量方法簡單準(zhǔn)確，節(jié)省測量時間。本發(fā)明研究了隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量方法，解決了隧道復(fù)雜測量環(huán)境中測量方法復(fù)雜，測量時間長等問題。將各幾何參數(shù)測量儀器連接在一起，與前人研究相比， 更適應(yīng)于隧道復(fù)雜測量環(huán)境，測量方法簡單準(zhǔn)確，節(jié)省測量時間。本發(fā)明解決了隧道復(fù)雜測量環(huán)境中測量方法復(fù)雜，測量時間長等問題，具有以下優(yōu)點1、可同時測量TSP炮點幾何參數(shù)；2、豎向固定器可保證高度測量尺與地面垂直；3、測量人員可分工、同時或單獨測量，節(jié)省測量時間；4、圓水準(zhǔn)器的設(shè)置可確定水準(zhǔn)面，提高傾角測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；5、激光器用于確定炮孔所在平面，提高炮孔高度測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；6、垂直頂板可確保垂直調(diào)節(jié)桿與隧道邊墻垂直，提高方位角測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為方位角測量器結(jié)構(gòu)示意4為環(huán)形固定器三維結(jié)構(gòu)視5為豎向固定器三維結(jié)構(gòu)視圖其中1.深度測量尺；2.孔距測量尺；3.環(huán)形固定器；4.圓水準(zhǔn)器；5.水準(zhǔn)器底座；6.腳螺旋；7.垂直調(diào)節(jié)桿；8.垂直頂板；9、傾角測量器；10、延伸板；11、高度測量尺； 12、激光器；13、方位角測量器；14、豎向固定器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。一隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量裝置，包括深度測量尺1，深度測量尺1與孔距測量尺2垂直設(shè)置且兩者通過環(huán)形固定器3連接，環(huán)形固定器3既可沿深度測量尺1和孔距測量尺2滑動，亦可繞深度測量尺1轉(zhuǎn)動，深度測量尺1的端部設(shè)有水準(zhǔn)器底座5，水準(zhǔn)器底座5通過多個(優(yōu)選三個)腳螺旋6連接和調(diào)平圓水準(zhǔn)器4，圓水準(zhǔn)器4通過豎向固定器 14與高度測量尺11垂直連接，水準(zhǔn)器底座5接有延伸板10，水準(zhǔn)器底座5、延伸板10與深度測量尺1平行，圓水準(zhǔn)器4上設(shè)有傾角測量器9。所述的圓水準(zhǔn)器4的一側(cè)設(shè)有垂直調(diào)節(jié)桿7，垂直調(diào)節(jié)桿7兩端分別設(shè)有垂直頂板8和方位角測量器13，垂直調(diào)節(jié)桿7能在圓水準(zhǔn)器4所確定的平面內(nèi)繞方位角測量器13所在的一端轉(zhuǎn)動。所述的方位角測量器為一帶有雙層刻度線的四分之一圓盤。所述的高度測量尺11上安裝有激光器12，激光器12可沿高度測量尺11滑動。一種隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量方法，包括以下步驟A.將深度測量尺1插入待測炮孔中，通過深度測量尺1上的刻度讀取炮孔深度值；B.移動孔距測量尺2至邊墻，將孔距測量尺2 —端置于鄰近炮孔處，讀取當(dāng)前炮孔對應(yīng)的孔距測量尺2刻度值，即為兩炮孔間距；C.通過水準(zhǔn)器底座5上的三個腳螺旋6調(diào)平，使圓水準(zhǔn)器4氣泡居中，逆時針旋轉(zhuǎn)傾角測量器9，使其與水準(zhǔn)器底座延伸板10接觸，指針?biāo)缚潭戎导礊榕诳變A角；D.左右旋轉(zhuǎn)垂直調(diào)節(jié)桿7，使垂直頂板8緊貼隧道邊墻，確保垂直調(diào)節(jié)桿垂直于邊墻，與垂直調(diào)節(jié)桿7相連的方位角測量器13上指針?biāo)缚潭戎导礊榕诳追轿唤牵籈.調(diào)節(jié)高度測量尺11上的激光器12位置，使其與炮孔處于同一水平面上，激光器上指針?biāo)缚潭戎导礊榕诳赘叨戎?。深度測量尺和孔距測量尺通過環(huán)形固定器可滑動連接，環(huán)形固定器可沿深度測量尺或孔距測量尺移動；水準(zhǔn)器底座、延伸板與深度測量尺平行；通過調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器底座上的三個腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，與圓水準(zhǔn)器相連的垂直調(diào)節(jié)桿可在水平面內(nèi)以圖1圓水準(zhǔn)器右前方(圖2右下方)棱邊為軸線左右旋轉(zhuǎn)，使垂直頂板緊貼隧道邊墻，確保垂直調(diào)節(jié)桿垂直于邊墻，隨垂直調(diào)節(jié)桿左右旋轉(zhuǎn)的方位角測量器測得炮孔方位角；豎向固定器軸線與圓水準(zhǔn)器面垂直，以保證高度測量尺垂直于水平面，通過上下移動高度測量尺上的激光器，確定炮孔所在水平面。
權(quán)利要求
1.隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量裝置，其特征是，包括深度測量尺，深度測量尺與孔距測量尺垂直設(shè)置且兩者通過環(huán)形固定器可滑動連接，深度測量尺的端部設(shè)有水準(zhǔn)器底座，水準(zhǔn)器底座通過多個腳螺旋連接和調(diào)解圓水準(zhǔn)器，圓水準(zhǔn)器通過豎向固定器與高度測量尺垂直連接，水準(zhǔn)器底座接有延伸板，水準(zhǔn)器底座、延伸板與深度測量尺平行，圓水準(zhǔn)器上設(shè)有傾角測量器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量裝置，其特征是，所述的圓水準(zhǔn)器的一側(cè)設(shè)有垂直調(diào)節(jié)桿，垂直調(diào)節(jié)桿兩端分別設(shè)有垂直頂板和方位角測量器，垂直調(diào)節(jié)桿能在圓水準(zhǔn)器所確定的平面內(nèi)繞方位角測量器所在的一端轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量裝置，其特征是，所述的高度測量尺上安裝有可滑動的激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量裝置，其特征是，所述的腳螺旋有三個。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量裝置，其特征是，所述的方位角測量器為一帶有雙層刻度線的四分之一圓盤。
6.應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置實現(xiàn)隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量方法，其特征是，包括以下步驟A.將深度測量尺插入待測炮孔中，通過深度測量尺上的刻度讀取炮孔深度值；B.移動孔距測量尺至邊墻，將孔距測量尺一端置于鄰近炮孔處，讀取當(dāng)前炮孔對應(yīng)的孔距測量尺刻度值，即為兩炮孔間距；C.通過水準(zhǔn)器底座上的調(diào)節(jié)腳螺旋調(diào)平圓水準(zhǔn)器，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，逆時針旋轉(zhuǎn)傾角測量器，使其與水準(zhǔn)器底座的延伸板接觸，指針?biāo)缚潭戎导礊榕诳變A角。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隧道TSP幾何參數(shù)的全方位測量方法，其特征是，還包括以下步驟a.左右旋轉(zhuǎn)垂直調(diào)節(jié)桿，使垂直頂板緊貼隧道邊墻，確保垂直調(diào)節(jié)桿垂直于邊墻，與垂直調(diào)節(jié)桿相連的方位角測量器上指針?biāo)缚潭戎导礊榕诳追轿唤?；b.調(diào)節(jié)高度測量尺上的激光器位置，使其與炮孔處于同一水平面上，激光器上指針?biāo)缚潭戎导礊榕诳赘叨戎怠?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及隧道TSP幾何參數(shù)全方位測量裝置與方法，該裝置包括深度測量尺，深度測量尺與孔距測量尺垂直設(shè)置且兩者通過環(huán)形固定器可滑動連接，深度測量尺的端部設(shè)有水準(zhǔn)器底座，水準(zhǔn)器底座通過多個腳螺旋連接和調(diào)解圓水準(zhǔn)器，圓水準(zhǔn)器通過豎向固定器與高度測量尺垂直連接，水準(zhǔn)器底座接有延伸板，水準(zhǔn)器底座、延伸板與深度測量尺平行，圓水準(zhǔn)器上設(shè)有傾角測量器。本發(fā)明可同時測量TSP炮點幾何參數(shù)，適應(yīng)于隧道復(fù)雜測量環(huán)境，測量方法簡單準(zhǔn)確，節(jié)省測量時間。
文檔編號G01D21/02GK102322896SQ201110226548
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者周宗青, 張慶松, 李利平, 李術(shù)才, 石少帥, 許振浩 申請人:山東大學(xué)