專利名稱：穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀及監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地裂縫帶脫空監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀及監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
地裂縫是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害，在全世界許多國家都有發(fā)現(xiàn)，例如中國、美國、土耳其、泰國、利比亞。我國地裂縫的分布十分廣泛，隨著城市化進(jìn)程的加快，地裂縫的發(fā)展具有范圍不斷擴(kuò)大、危害不斷加重的趨勢。由于地鐵屬于長線工程，不能采取常規(guī)避讓的方法避開地裂縫，因而要求地鐵隧道必須安全地穿越地裂縫。已有的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)亓芽p活動時，由于地鐵隧道橫穿地裂縫，隨著地裂縫上盤的沉降，位于上盤的分段地鐵隧道底部近地裂縫處會出現(xiàn)一定范圍的脫空，進(jìn)而影響整個結(jié)構(gòu)受力性能發(fā)生根本性改變。目前，在穿越地裂縫的隧道底部脫空監(jiān)測中多采用在隧道底部預(yù)先埋置一些測試元件，例如電阻式位移計(jì)或者壓力盒。當(dāng)利用壓力盒進(jìn)行隧道底部脫空范圍的監(jiān)測時，可在隧道底部安裝一到兩排壓力盒，根據(jù)讀數(shù)變化即可確定隧道底部是否出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。壓力盒的接觸壓力趨近于O時，就可斷定壓力盒所在位置的隧道底部已出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。但是，由于脫空區(qū)域難以確定，因而如果測試元件布置的密度過小，則會導(dǎo)致測試范圍不夠精確；如果測試元件布置的密度過大，則會導(dǎo)致測試元件之間產(chǎn)生影響，讀數(shù)不準(zhǔn)確，同時也會使測試成本過高。地質(zhì)雷達(dá)是一種采用高科技手段，以其高分辨率和高準(zhǔn)確率，能快速、高效地進(jìn)行無損檢測，在隧道工程質(zhì)量檢測中得到廣泛的應(yīng)用，尤其在工程調(diào)查及缺陷探測方面。應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)，可對脫空區(qū)定期進(jìn)行探測。但是，由于脫空區(qū)的介質(zhì)比較復(fù)雜，雷達(dá)波在脫空區(qū)的波速無法準(zhǔn)確給定；其次，第二界面的反射波特征很難確認(rèn)，從而導(dǎo)致脫空區(qū)的高度無法準(zhǔn)確定量。地質(zhì)雷達(dá)不能進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，對隧道底部脫空范圍的形成不能及時預(yù)測，并且雷達(dá)應(yīng)用繁瑣，費(fèi)用較高。通過實(shí)時監(jiān)測地裂縫活動時隧道底部的脫空范圍，及時采取預(yù)防和補(bǔ)救措施，對地鐵的安全運(yùn)行具有巨大的技術(shù)保障作用。因而，確定隧道底部脫空范圍成為地鐵隧道安全運(yùn)行監(jiān)控亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀及監(jiān)測方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀，該監(jiān)測儀包括設(shè)置于隧道底部近地裂縫處的云臺以及設(shè)置于云臺上的激光測距儀。所述監(jiān)測儀還包括脫空監(jiān)控系統(tǒng)，脫空監(jiān)控系統(tǒng)包括與云臺相連的轉(zhuǎn)向控制器、與激光測距儀相連的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及用于控制激光測距儀啟停的激光控制開關(guān)，轉(zhuǎn)向控制器以及激光控制開關(guān)分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。所述監(jiān)測儀還包括設(shè)置于云臺上的攝像頭，攝像頭與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，包括以下步驟:I)在跨地裂縫的分段隧道的底部中心位置預(yù)埋連接件，連接件位于所述分段隧道的近地裂縫端，在連接件上安裝云臺，然后將激光測距儀安裝于云臺上；2)利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制激光測距儀對脫空監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定時自動采集。所述脫空監(jiān)測數(shù)據(jù)包括縱向脫空范圍以及橫向脫空范圍。所述縱向脫空范圍的采集方法為:通過云臺使激光測距儀沿隧道軸向測量脫空區(qū)域的延伸距離。所述橫向脫空范圍的采集方法為:通過云臺使激光測距儀由原點(diǎn)向左旋轉(zhuǎn)α °，測得距離I1，然后使激光測距儀由原點(diǎn)向右旋轉(zhuǎn)α °，測得距離I2，利用公式
權(quán)利要求
1.一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀，其特征在于:該監(jiān)測儀包括設(shè)置于隧道底部近地裂縫處的云臺(I)以及設(shè)置于云臺(I)上的激光測距儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀，其特征在于:所述監(jiān)測儀還包括脫空監(jiān)控系統(tǒng)(3)，脫空監(jiān)控系統(tǒng)(3)包括與云臺(I)相連的轉(zhuǎn)向控制器(33)、與激光測距儀相連的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(32)以及用于控制激光測距儀啟停的激光控制開關(guān)(31)，轉(zhuǎn)向控制器以及激光控制開關(guān)分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀，其特征在于:所述監(jiān)測儀還包括設(shè)置于云臺(I)上的攝像頭(4)，攝像頭(4)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(32)相連。
4.一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)在跨地裂縫的分段隧道的底部中心位置預(yù)埋連接件，連接件位于所述分段隧道的近地裂縫端，在連接件上安裝云臺，然后將激光測距儀安裝于云臺上； 2)利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制激光測距儀對脫空監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定時自動采集。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，其特征在于:所述脫空監(jiān)測數(shù)據(jù)包括縱向脫空范圍以及橫向脫空范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，其特征在于:所述縱向脫空范圍的采集方法為:通過云臺使激光測距儀沿隧道軸向測量脫空區(qū)域的延伸距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，其特征在于:所述橫向脫空范圍的采集方法為:通過云臺使激光測距儀由原點(diǎn)向左旋轉(zhuǎn)α °，測得距離I1，然后使激光測距儀由原點(diǎn)向右 旋轉(zhuǎn)α °，測得距離I2，利用公式
全文摘要
本發(fā)明提供一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀及監(jiān)測方法該監(jiān)測儀包括設(shè)置于隧道底部近地裂縫處的云臺以及設(shè)置于云臺上的激光測距儀，在跨地裂縫的分段隧道的底部中心位置預(yù)埋連接件，在連接件上安裝云臺，然后將激光測距儀安裝于云臺上；利用安裝于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)控制軟件控制激光測距儀對脫空監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定時自動采集；本發(fā)明所述監(jiān)測儀利用激光測距儀的測距原理，不僅結(jié)構(gòu)簡單，容易操作、成本低廉，而且可以對脫空區(qū)域進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，及時獲得脫空區(qū)域的變化情況。
文檔編號H04N5/232GK103115608SQ20131004460
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者李凱玲, 門玉明, 譚雙良, 呂杰, 吳艷武, 蔣登枝, 王繼陽 申請人:長安大學(xué)