一種真空激光準直位移測量裝置端點絕對位移改正方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種真空激光準直位移測量裝置端點絕對位移改正方法，屬于建筑物位移監(jiān)測方法改進。將發(fā)射端設備或接收端設備兩者中的任何一個安裝于穩(wěn)定位置，在距離該點端5～20m范圍內安裝一個用于另一個端點位移改正的測點箱，通過測量該測點箱位置的位移變化量，通過端點改正計算方法，計算出接收端與發(fā)射端的相對位移變化量，該相對位移變化量加上該端點的絕對位移即為另一個端點的絕對位移變化量。優(yōu)點是，由于只增加了一個測點，其測量時間較其它方案基本上沒有大的變化，不但滿足了系統(tǒng)布置的要求還可極大的節(jié)省工程投資。
【專利說明】 一種真空激光準直位移測量裝置端點絕對位移改正方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于建筑物位移監(jiān)測方法改進。
【背景技術】
[0002]真空激光準直位移測量裝置現(xiàn)已廣泛應用在直線型建筑物的位移監(jiān)測，可測量水平X向(垂直于建筑物軸線方向)及垂直Z向兩個方向的位移變化。該系統(tǒng)主要由激光發(fā)射裝置、激光接收裝置、測點箱、真空管道、抽真空控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。系統(tǒng)原理及組成詳見《真空激光準直位移測量裝置》(DL/T 328-2010)。
[0003]真空激光準直位移測量裝置測量的是測點位置相對于發(fā)射端(激光發(fā)射裝置所在位置)與接收端(激光接收裝置所在位置)的相對位移變化量，相對位移變化量無法滿足監(jiān)測要求，需要進行絕續(xù)位移變化量的改正計算。常規(guī)系統(tǒng)設計的布置方案通常采用在發(fā)射端及接收端設置端點絕對位移測量設備，目前一般采用倒垂線(水平X向絕對位移變化量的測量)及雙金屬標(垂直Z向絕對位移變化量的測量)組合裝置來測量兩個端點相對于深層穩(wěn)定巖體的位移變化，并將兩個端點的絕對位移變化量代入測點位置的絕對位移計算公式中，最終計算出測點位置的絕對位移變化量。具體計算方法詳見《混凝土壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程》(DL/T 5209-2005)
目前，國內真空激光準直位移測量裝置主要應用于大型水利水電工程中，安裝位置一般為壩頂或壩基。如果條件允許設計也可以采取另外一種布置方式:在系統(tǒng)的兩端沿系統(tǒng)軸線向兩岸山體開挖觀測洞，將發(fā)射端裝置及接收端裝置布置在洞內。當洞體縱深足夠時(可通過有限元計算確定)，可認為設置在洞內的兩個端點是穩(wěn)定的，這時候則不需要再設置端點絕對位移測量設備，測點計算出來的相對位移變化量即為測點的絕對位移變化量。
[0004]上述兩種布置方案對于國內的一些工程來說存在以下幾個問題:
1)工程壩址的河谷為U型河谷，如果打倒垂孔其入巖深度要求較高，導致施工難度及工程造價也隨之急劇增加；
2)工程空間局促，發(fā)射端或接收端不具備安裝端點絕對位移測量設備的空間；
3 )兩岸山體較破碎，觀測洞實施難度較大，成本較高。
[0005]這些問題嚴重制約了真空激光準直位移測量裝置的推廣應用，目前國內還沒有較好的解決方案。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明提供一種真空激光準直位移測量裝置端點絕對位移改正方法，以解決現(xiàn)在真空激光準直位移測量系統(tǒng)布置與實施的難度大的問題。
[0007]本發(fā)明采取的技術方案是，包括下列步驟:
(一)、將發(fā)射端設備或接收端設備兩者中的任何一個安裝于穩(wěn)定位置，如該位置不穩(wěn)定需安裝端點絕對位移測量設備；
(二)、在距離該端點5?20m范圍內安裝一個用于另一個端點位移改正的測點箱，該測點箱和該端點設備要求安裝在同一個平臺上或保證該測點箱位置隨同該端點同步變形；(三)通過測量該測點箱位置的位移變化量及端點改正計算方法，計算出接收端與發(fā)射端的相對位移變化量，該相對位移變化量加上該端點的絕對位移即為另一個端點的絕對位移變化量；所述端點改正計算方法如下，以發(fā)射端側布置端點改正測點箱為例:
FX(1、FZ(I分別為發(fā)射端位置位移X向、Z向的初始測值，F(xiàn)xn、Fzn分別為發(fā)射端位置位移的第η次觀測值，發(fā)射端位置位移測值是通過端點位移測量設備得到的，則發(fā)射端X向、Z向第η次觀測的絕對位移變化量分別為Fxn-Fx(l、Fzn-Fz(l，當發(fā)射端位置處于穩(wěn)定狀態(tài)時Fxn=Fx(l、Fzn= Fztl，發(fā)射端位置X向、Z向的絕對位移變化量均為O ;Ax0、Az0為端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的測值，通過激真空激光準直位移測量裝置測得，即為接收端X向、Z向的初始值，Axn, Azn分別為端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的第η次觀測值；位移變化量的方向為:水平X向—壩體向下游位移為正，向上游位移為負；垂直Z向—壩體向下沉降為正，向上抬升為負，則第η次觀測到的接收端絕對位移變化量計算公式為:
RXn= (AxO-Axn) + (Fxn-Fx0) (I)
RZn= (Azn-Az0) + (Fzn-Fz0) (2)
式中:
Fxo——發(fā)射端位置位移X向的初始測值；
Fzo——發(fā)射端位置位移Z向的初始測值；
Fxn~發(fā)射端位置位移的第η次X向觀測值；
Fzn~發(fā)射端位置位移的第η次Z向觀測值； Ax0——端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的X向的初始測值；
Az0——端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的Z向的初始測值；
Axn~端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的第η次X向觀測值；
Azn~端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的第η次Z向觀測值；
RXn——接收端水平X向第η次觀測的絕對位移變化量；
RZn——接收端垂直Z向第η次觀測的絕對位移變化量。
[0008]本發(fā)明方法實施的前提是要求兩個端點中的任何一個端點處于穩(wěn)定狀態(tài)或可布置端點絕對位移測量設備，新技術可通過該端點的絕對位移變化計算出另一個端點的絕對位移變化量，從而減少了系統(tǒng)布置與實施的難度。同時因減少了一個端點絕對位移測量設備，可極大的節(jié)約工程投資，一套端點絕對位移測量設備平均工程投資約為40-50萬元。
[0009]本發(fā)明優(yōu)點是，由于只增加了一個測點，其測量時間較其它方案基本上沒有大的變化，不但滿足了系統(tǒng)布置的要求還可極大的節(jié)省工程投資。通過長期實驗，發(fā)現(xiàn)在發(fā)射端或接收端前設置端點改正測點箱均可很好的完成接收端與發(fā)射端之間相對位移變化量的獲取及絕對位移變化量的計算。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明位移前準直示意圖；
圖2是本發(fā)明位移后準直示意圖；
發(fā)射端的位移變化是通過端點位移測量設備測得，是相對于深層穩(wěn)定巖體的位移變化量，因此其測值的變化量就是絕對位移變化，其坐標系統(tǒng)也可稱之為絕對坐標系；接收端獲得的測值為輔助端點校準裝置相對于接收端觀測坐標系的測值，其測值的變化量即為接收端相對于發(fā)射端的位移變化量。
【具體實施方式】
[0011]包括下列步驟:
(一)、將發(fā)射端設備或接收端設備兩者中的任何一個安裝于穩(wěn)定位置，如該位置不穩(wěn)定需安裝端點絕對位移測量設備；
(二)、在距離該端點5~20m范圍內安裝一個用于另一個端點位移改正的測點箱，該測點箱和該端點設備要求安裝在同一個平臺上或保證校準裝置位置隨同該端點同步變形；
(三)通過測量該測點箱位置的位移變化量，通過端點改正計算方法，計算出接收端與發(fā)射端的相對位移變化量，該相對位移變化量加上該端點的絕對位移即為另一個端點的絕對位移變化量；所述端點改正計算方法如下，以發(fā)射端側布置端點改正測點箱為例:
參見附圖1、附圖2，F(xiàn)X(1、FZ(I分別為發(fā)射端位置位移X向、Z向的初始測值，F(xiàn)xn、Fzn分別為發(fā)射端位置位移的第η次觀測值，發(fā)射端位置位移測值是通過端點位移測量設備得到的，則發(fā)射端X向、Z向第η次觀測的絕對位移變化量(相對于深層穩(wěn)定巖體的位移變化量)分別為Fxn-Fx(l、Fzn-Fz(l，當發(fā)射端位置處于穩(wěn)定狀態(tài)時Fxn=Fx(l、Fzn= Fz0,發(fā)射端位置X向、Z向的絕對位移變化量均為0.Α0Λζ0為端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的測值，通過激真空激光準直位移測量裝置測得，即為接收端X向、Z向的初始值，Axn, Azn分別為端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的第η次觀測值；位移變化量的方向為:水平X向——壩體
向下游位移為正，向上游位移為負；垂直Z向-壩體向下沉降為正，向上抬升為負，則第η
次觀測到的接收端絕對位移變化量計算公式為:
RXn= (AxO-Axn) + (Fxn-Fx0) (I)
RZn= (Azn-Az0) + (Fzn-Fz0) (2)
式中:
Fxo——發(fā)射端位置位移X向的初始測值；
Fzo——發(fā)射端位置位移Z向的初始測值；
Fxn~發(fā)射端位置位移的第η次X向觀測值；
Fzn~發(fā)射端位置位移的第η次Z向觀測值；
Ax0——端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的X向的初始測值；
Az0——端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的Z向的初始測值；
Axn~端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的第η次X向觀測值；
Azn~端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的第η次Z向觀測值；
RXn——接收端水平X向第η次觀測的絕對位移變化量；` RZn——接收端垂直Z向第η次觀測的絕對位移變化量。
[0012]發(fā)射端位置的位移變化是通過端點位移測量設備測得，是相對于深層穩(wěn)定巖體的位移變化量，因此其測值的變化量就是絕對位移變化，其坐標系統(tǒng)也可稱之為絕對坐標系。接收端獲得的測值為端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的測值，其測值的變化量即為接收端相對于發(fā)射端的位移變化量。
【權利要求】
1.一種真空激光準直位移測量裝置端點絕對位移改正方法，其特征在于包括下列步驟: (一)、將發(fā)射端設備或接收端設備兩者中的任何一個安裝于穩(wěn)定位置，如該位置不穩(wěn)定需安裝端點絕對位移測量設備； (二)、在距離該端點5?20m范圍內安裝一個用于另一個端點位移改正的測點箱，該測點箱和該端點設備要求安裝在同一個平臺上或保證校準裝置位置隨同該端點同步變形； (三)通過測量該測點箱位置的位移變化量，通過端點改正計算方法，計算出接收端與發(fā)射端的相對位移變化量，該相對位移變化量加上該端點的絕對位移即為另一個端點的絕對位移變化量；所述端點改正計算方法如下，以發(fā)射端側布置端點改正測點箱為例: FX(1、FZ(I分別為發(fā)射端位置位移X向、Z向的初始測值，F(xiàn)xn、Fzn分別為發(fā)射端位置位移的第η次觀測值，發(fā)射端位置位移測值是通過端點位移測量設備得到的，則發(fā)射端X向、Z向第η次觀測的絕對位移變化量分別為Fxn-Fx(l、Fzn-Fz(l，當發(fā)射端位置處于穩(wěn)定狀態(tài)時Fxn=Fx(l、Fzn= Fztl，發(fā)射端位置X向、Z向的絕對位移變化量均為O ;Ax0、Az0為端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的測值，通過激真空激光準直位移測量裝置測得，即為接收端X向、Z向的初始值，Axn, Azn分別為端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的第η次觀測值；位移變化量的方向為:水平X向—壩體向下游位移為正，向上游位移為負；垂直Z向—壩體向下沉降為正，向上抬升為負，則第η次觀測到的接收端絕對位移變化量計算公式為: RXn= (AxO-Axn) + (Fxn-Fx0)⑴ RZn= (Azn-Az0) + (Fzn-Fz0)(2) 式中: Fxo——發(fā)射端位置位移X向的初始測值； Fzo——發(fā)射端位置位移Z向的初始測值； Fxn~發(fā)射端位置位移的第η次X向觀測值； Fzn~發(fā)射端位置位移的第η次Z向觀測值； Ax0——端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的X向的初始測值； Az0——端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的Z向的初始測值； Axn~端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的第η次X向觀測值； Azn~端點改正測點箱相對于接收端觀測坐標系的第η次Z向觀測值； RXn——接收端水平X向第η次觀測的絕對位移變化量； RZn——接收端垂直Z向第η次觀測的絕對位移變化量。
【文檔編號】G01B11/02GK103499298SQ201310490010
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權日:2013年10月18日
【發(fā)明者】金正浩, 李俊富, 蘇加林, 馬軍, 王德庫, 王科峰, 徐巖彬, 李克綿, 孟中, 姜盛吉, 王珍萍, 朱奎衛(wèi), 彭立斌, 韓琳, 馬玉華, 于柏強, 王洪洋, 薛立梅 申請人:中水東北勘測設計研究有限責任公司