本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种隧道施工对侧方土体扰动的测试系统及方法。
背景技术：
随着中国经济的发展，城市化进程的加快，城市人口越来越多，城市交通压力突显，为应对此问题越来越多的城市开始建设城市地下轨道交通。但随着城市地下空间近些年的持续开发，其不同深度地层中已经存在大量的管线，其中浅部地层(距地表小于10m)主要包括市政相关管线，例如：自来水管线、污水管线、电力管线、燃气管线等等；而对于较深地层(距地表大于10m)主要为城市地铁等隧道。另外城市中的高层建筑的地基基础往往较深，因此在进行管线隧道建设时，势必会影响到既有的管线隧道及建筑，造成各种风险。这一问题引起了相关行业人员的广泛重视，大量的专家学者对此问题进行了大量的研究。
对于管线隧道建设施工对侧方土体扰动的研究应用的方法主要有三种：理论计算、模型试验和数值模拟。其中，理论计算是基于数学物理等学科的相关知识，在大量假设的情况下对土体的扰动情况提出理论解；模型试验是基于相似理论在实验室建立具体工程的模型，并对其进行相关的研究；数值模拟是基于计算机技术及各种数值计算方法，对土体扰动的规律进行研究。以上三种方法在研究管线隧道建设施工对侧方土体扰动问题时都发挥了重要的作用，但是各个方法都与现场真是情况存在着差异，因此只能在一定程度上揭露土体扰动的规律。
因此希望有一种隧道施工对侧方土体扰动的测试系统及方法可以真实反映土体扰动。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种隧道施工对侧方土体扰动的原位系统及方法来克服现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的，本发明提供一种隧道施工对侧方土体扰动的测试系统包括：连接杆、保护管、液压油管液压锚头、液压油泵、单点位移计传感器、和数据采集设备；所述保护管环绕所述连接杆设置，所述液压锚头套设在所述保护管的一端，并与所述连接杆的端部相连，所述液压锚头通过液压油管连接所述液压油泵，所述液压油泵控制所述液压锚头的张开和闭合，所述连接杆的一端凸出所述保护管，所述连接杆凸出的端部连接所述单点位移计传感器的移动端，通过所述单点位移计传感器的基座将所述单点位移计传感器的固定管固定在自由面上，所述单点位移计传感器电连接所述数据采集仪，所述数据采集仪完成数据的采集及记录。
为实现上述目的，本发明提供一种隧道施工对侧方土体扰动的测试方法，包括以下步骤：
(1)使用所述掏孔设备挖水平孔，并利用测量设备确保所述水平孔的水平度；
(2)安装测试设备，在液压锚头张开状态连接保护管，所述保护管内设置有连接杆，所述液压锚头通过液压油管连接液压油泵，测试设备安装完成后，所述液压油泵向所述液压锚头加压，使所述液压锚头收缩，并在液压锚头收缩后将测试设备放入所述水平孔，待所述测试设备放入所述水平孔后所述液压油泵卸压使所述液压锚头张开；
(3)孔口封堵及回填注浆，将所述测试设备放入所述水平孔后，使用水泥对所述水平孔孔口进行封堵，并在封堵时预留注浆孔，在水泥完全固结后，采用注浆设备对所述水平孔进行注浆；
(4)传感器安装，单点位移计传感器的移动端与所述连接杆凸出所述保护管的一端连接，通过单点位移计传感器基座将单点位移计传感器固定管固定在自由面上，单点位移计传感器电连接至数据采集仪，完成数据的采集及记录。
优选地，所述掏孔设备包括洛阳铲、套管、水钻的一种或多种。
优选地，所述步骤(1)中的所述水平孔成孔深度大于所述测试设备安装深度20cm，所述水平孔孔径大于9cm。
优选地，在所述步骤(2)中，将所述测试设备放入所述水平孔之前采用袋装砂浆锚固剂对所述水平孔的孔底进行部分填充，在所述锚固剂凝结前将所述测试设备放入所述水平孔中，所述测试设备放入所述水平孔后再次向所述水平孔放入所述砂浆锚固剂，并采用端头带有法兰盘的钢管对所述水平孔孔底的锚固剂进行夯实，保证所述砂浆锚固剂完全包裹液压锚头且密实。
优选地，所述步骤(3)中，采用注浆设备对所述水平孔进行注浆时针对不同土层使用不同种类的浆液，保证注浆回填后所述水平孔中浆液的性质与周围土体的性质相似。
本发明提供了一种隧道施工对侧方土体扰动的测试系统及方法，通过本发明的隧道施工对侧方土体扰动的测试方法获得的数据更为直观精确，真实的反映了土体扰动的规律，为科学研究提供了数据基础，本发明自动化程度高，只在安装时需要进行工作，在安装完成后，数据的采集依靠自动化采集设备完成，大大缩短了工作量。
附图说明
图1是隧道施工对侧方土体扰动的测试系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明一宽泛实施例中，隧道施工对侧方土体扰动的测试系统包括：连接杆、保护管、液压油管液压锚头、液压油泵、单点位移计传感器、和数据采集设备；所述保护管环绕所述连接杆设置，所述液压锚头套设在所述保护管的一端，并与所述连接杆的端部相连，所述液压锚头通过液压油管连接所述液压油泵，所述液压油泵控制所述液压锚头的张开和闭合，所述连接杆的一端凸出所述保护管，所述连接杆凸出的端部连接所述单点位移计传感器的移动端，通过所述单点位移计传感器的基座将所述单点位移计传感器的固定管固定在自由面上，所述单点位移计传感器电连接所述数据采集仪，所述数据采集仪完成数据的采集及记录。
在本发明另一宽泛实施例中，隧道施工对侧方土体扰动的测试方法，包括以下步骤：
(1)使用所述掏孔设备挖水平孔，并利用测量设备确保所述水平孔的水平度；
(2)安装测试设备，在液压锚头张开状态连接保护管，所述保护管内设置有连接杆，所述液压锚头通过液压油管连接液压油泵，测试设备安装完成后，所述液压油泵向所述液压锚头加压，使所述液压锚头收缩，并在液压锚头收缩后将测试设备放入所述水平孔，待所述测试设备放入所述水平孔后所述液压油泵卸压使所述液压锚头张开；
(3)孔口封堵及回填注浆，将所述测试设备放入所述水平孔后，使用水泥对所述水平孔孔口进行封堵，并在封堵时预留注浆孔，在水泥完全固结后，采用注浆设备对所述水平孔进行注浆；
(4)传感器安装，单点位移计传感器的移动端与所述连接杆凸出所述保护管的一端连接，通过单点位移计传感器基座将单点位移计传感器固定管固定在自由面上，单点位移计传感器电连接至数据采集仪，完成数据的采集及记录。
如图1所示，隧道施工对侧方土体扰动的测试系统包括：连接杆3、保护管2、液压油管4、液压锚头1、液压油泵、单点位移计传感器、和数据采集设备12；所述保护管2环绕所述连接杆3设置，所述液压锚头1套设在所述保护管2的一端，并与所述连接杆3的端部相连，所述液压锚头1通过液压油管4连接所述液压油泵，所述液压油泵控制所述液压锚头1的张开和闭合，所述连接杆3的一端凸出所述保护管2，所述连接杆3凸出的端部连接所述单点位移计传感器的移动端11，通过所述单点位移计传感器的基座7将所述单点位移计传感器的固定管10固定在自由面上，所述单点位移计传感器电连接所述数据采集仪12，所述数据采集仪12完成数据的采集及记录。
隧道施工对侧方土体扰动的测试方法，包括以下步骤：
(1)使用所述掏孔设备挖水平孔，并利用测量设备确保所述水平孔的水平度；
(2)安装测试设备，在液压锚头1张开状态连接保护管2，所述保护管2内设置有连接杆3，所述液压锚头1通过液压油管4连接液压油泵，测试设备安装完成后，所述液压油泵向所述液压锚头1加压，使所述液压锚头1收缩，并在液压锚头1收缩后将测试设备放入所述水平孔，待所述测试设备放入所述水平孔后所述液压油泵卸压使所述液压锚头1张开，将所述测试设备放入所述水平孔之前采用袋装砂浆锚固剂对所述水平孔的孔底进行部分填充，在所述锚固剂凝结前将所述测试设备放入所述水平孔中，所述测试设备放入所述水平孔后再次向所述水平孔放入所述砂浆锚固剂，并采用端头带有法兰盘的钢管对所述水平孔孔底的锚固剂进行夯实，保证所述砂浆锚固剂完全包裹液压锚头且密实；
(3)孔口封堵及回填注浆，将所述测试设备放入所述水平孔后，使用水泥对所述水平孔孔口进行封堵形成洞口封堵段6，并在封堵时预留注浆管8，在水泥完全固结后，采用注浆设备对所述水平孔进行注浆形成膨润土浆液段5；
(4)传感器安装，单点位移计传感器的移动端11与所述连接杆3凸出所述保护管2的一端连接，通过单点位移计传感器基座7将单点位移计传感器固定管10固定在自由面上，单点位移计传感器通过线缆9电连接至数据采集仪12，完成数据的采集及记录。
所述掏孔设备包括洛阳铲、套管、水钻中的一种或多种。
所述步骤(1)中的所述水平孔成孔深度大于所述测试设备安装深度20cm，所述水平孔孔径大于9cm。
所述步骤(3)中，采用注浆设备对所述水平孔进行注浆时针对不同土层使用不同种类的浆液，保证注浆回填后所述水平孔中浆液的性质与周围土体的性质相似。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。