隧道监测装置的制作方法

本发明涉及隧道监测技术领域。

背景技术：

隧道建设中，监控量测是必不可少的重要环节，提高监控量测的精度，提高监测频率与效率，控制监测的全面覆盖，能够保证工程安全，提供及时监测预警，有效避免隧道塌方事故的发生。目前布点式的监控量测需要进行多断面反复操作，并受坐标控制点严重制约，监测误差大且操作繁琐，并不能有效反应隧道全长范围的位移变化，难以保证监测质量，确保施工安全。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种隧道监测装置，实现隧道形变连续性全覆盖的实时监测，操作简易便捷，适用于不同隧道断面，可重复使用。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

隧道监测装置，包括轨道装置、弹性动态位移监测装置、固定支撑装置、数据处理装置和行进装置；所述轨道装置与隧道洞壁贴合，能够与隧道洞壁共形变，所述轨道装置包括沉降记录轨道和收敛记录轨道，所述沉降记录轨道固定在隧道洞壁的拱顶，所述收敛记录轨道固定在隧道洞壁的侧壁；所述弹性动态位移监测装置行进在所述沉降记录轨道和收敛记录轨道上，能够将隧道洞壁的形变转换为位移数据并传输给所述数据处理装置；所述弹性动态位移监测装置与所述固定支撑装置固定连接，所述固定支撑装置与所述行进装置连接；所述数据处理装置根据若干次采集数据得到隧道水平收敛变化曲线与工地沉降变化曲线，通过不同时间的采集数据横向对比，得到隧道的连续性全覆盖位移监测数据。

优选的，弹性动态位移监测装置包括轨道滚轮、弹簧支撑结构、伸缩杆和位移监测仪，轨道滚轮能够贴合所述轨道装置行进，弹簧支撑结构一端固定连接轨道滚轮，另一端固定连接所述固定支撑装置，伸缩杆一端固定连接轨道滚轮，位移监测仪固定在所述固定支撑装置上，位移监测仪能够检测伸缩杆的相对位移。

优选的，固定支撑装置包括伸缩式立杆、伸缩式横杆、转轴和角度监测仪，所述伸缩式立杆的顶端设有所述弹性动态位移监测装置，用于监测隧道洞壁的顶壁形变，所述伸缩式横杆的两端设有所述弹性动态位移监测装置，用于监测隧道洞壁的两侧壁形变，所述伸缩式立杆上固定有转轴，所述伸缩式立杆与所述伸缩式横杆通过转轴连接，所述伸缩式横杆能够绕转轴转动，所述角度监测仪能够监测所述伸缩式横杆的旋转角度并将数据传输给所述数据处理装置。

优选的，伸缩式立杆包括抽插式连接的固定立杆和伸缩立杆，伸缩立杆设置在固定立杆的顶端，固定立杆为中空结构，内部设有立杆弹簧，立杆弹簧一端固定在固定立杆上，另一端连接伸缩立杆；所述伸缩式横杆包括抽插式连接的固定横杆和伸缩横杆，伸缩横杆设置在固定横杆的两端，固定横杆为中空结构，内部设有横杆弹簧，横杆弹簧一端固定在固定横杆上，另一端连接伸缩横杆。

优选的，数据处理装置包括数据终端、显示器和键盘。

优选的，所述行进装置包括行进机构与水平滑轨，所述固定支撑装置的底端与所述水平滑轨滑动连接。

优选的，沉降记录轨道有2根以上，固定在隧道洞壁的拱顶，所述收敛记录轨道在一侧有2根以上，固定在隧道洞壁的两侧壁。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明实现了隧道形变连续性全覆盖的实时监测，做到监测数据无漏点，更具普遍性，操作简易便捷，尺寸变换灵活，适用于不同隧道断面，可重复使用。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是图1中弹性动态位移监测装置的结构示意图；

图3是图1中实施例在隧道中的工作示意图。

图中：1、沉降记录轨道；2、收敛记录轨道；3、固定立杆；4、伸缩立杆；5、固定横杆；6、伸缩横杆；7、转轴；8、角度监测仪；9、数据处理装置；10、水平滑轨；11、行进机构；12、轨道滚轮；13、弹簧支撑结构；14、伸缩杆；15、位移监测仪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，为本发明隧道监测装置的一个实施例，包括轨道装置、弹性动态位移监测装置、固定支撑装置、数据处理装置9和行进装置；所述轨道装置与隧道洞壁贴合，能够与隧道洞壁共形变，所述轨道装置包括沉降记录轨道1和收敛记录轨道2，所述沉降记录轨道1固定在隧道洞壁的拱顶，所述收敛记录轨道2固定在隧道洞壁的侧壁；所述弹性动态位移监测装置行进在所述沉降记录轨道1和收敛记录轨道2上，能够将隧道洞壁的形变转换为位移数据并传输给所述数据处理装置9；所述弹性动态位移监测装置与所述固定支撑装置固定连接，所述固定支撑装置与所述行进装置连接；所述数据处理装置9根据若干次采集数据得到隧道水平收敛变化曲线与工地沉降变化曲线，通过不同时间的采集数据横向对比，得到隧道的连续性全覆盖位移监测数据。

轨道装置固定于隧道拱顶及侧壁，保证与洞壁共形变，反应真实的隧道断面变化。弹性动态位移监测装置行进于轨道装置之上，将洞壁形变实时传输给数据处理装置9，保证隧道形变连续性全覆盖监测。固定支撑装置保证弹性动态位移监测装置与轨道装置密贴，可以通过调整尺寸保证弹性动态位移监测装置适用于不同的隧道断面。数据处理装置9用于记录监测过程的全覆盖监测数据，保证监测数据的全覆盖记录。行进装置用于提供本隧道监测装置的前进动力。

作为一种可实施方式，弹性动态位移监测装置包括轨道滚轮12、弹簧支撑结构13、伸缩杆14和位移监测仪15，轨道滚轮12能够贴合所述轨道装置行进，弹簧支撑结构13一端固定连接轨道滚轮12，另一端固定连接所述固定支撑装置，伸缩杆14一端固定连接轨道滚轮12，位移监测仪15固定在所述固定支撑装置上，位移监测仪15能够检测伸缩杆14的相对位移。

轨道滚轮12全程密贴轨道装置进行连续性行进，通过弹簧支撑结构13的伸缩将隧道形变转换成位移，位移监测仪15实时检测伸缩杆14的相对位移，保证隧道形变连续性全覆盖监测。

作为一种可实施方式，固定支撑装置包括伸缩式立杆、伸缩式横杆、转轴7和角度监测仪8，所述伸缩式立杆的顶端设有所述弹性动态位移监测装置，用于监测隧道洞壁的顶壁形变，所述伸缩式横杆的两端设有所述弹性动态位移监测装置，用于监测隧道洞壁的两侧壁形变，所述伸缩式立杆上固定有转轴7，所述伸缩式立杆与所述伸缩式横杆通过转轴7连接，所述伸缩式横杆能够绕转轴7转动，所述角度监测仪8能够监测所述伸缩式横杆的旋转角度并将数据传输给所述数据处理装置9。

固定支撑装置能够灵活改变伸长量，保证弹性动态位移监测装置与轨道装置密贴，并通过尺寸调整保证本发明实施例适用于不同的隧道断面

优选的，伸缩式立杆包括抽插式连接的固定立杆3和伸缩立杆4，伸缩立杆4设置在固定立杆3的顶端，固定立杆3为中空结构，内部设有立杆弹簧，立杆弹簧一端固定在固定立杆3上，另一端连接伸缩立杆4；所述伸缩式横杆包括抽插式连接的固定横杆5和伸缩横杆6，伸缩横杆6设置在固定横杆5的两端，固定横杆5为中空结构，内部设有横杆弹簧，横杆弹簧一端固定在固定横杆5上，另一端连接伸缩横杆6。

优选的，数据处理装置9包括数据终端、显示器和键盘。

数据处理装置9用于记录位移监测仪15及角度监测仪8的全覆盖监测数据，通过换算得到各轨道的位移形变曲线，并经过对比分析得到隧道连续性的沉降与收敛监测数据。

作为一种可实施方式，所述行进装置包括行进机构11与水平滑轨10，所述固定支撑装置的底端与所述水平滑轨10滑动连接。

行进装置用于提供本发明实施例的前进动力，固定支撑装置能够在水平滑轨10上滑动，可以消除行进造成的水平位移误差，确保隧道监测装置得到精确的监测数据。

优选的，沉降记录轨道1有2根以上，固定在隧道洞壁的拱顶，所述收敛记录轨道2在一侧有2根以上，固定在隧道洞壁的两侧壁。

使用过程包括以下步骤：

1)随着隧道的开挖，将沉降记录轨道1与收敛记录轨道2分别固定于隧道拱顶与侧壁之上，保证密贴。

2)将固定立杆3的基底放置于行进装置的水平滑轨10上，调整固定支撑装置的伸缩端长度，使弹性动态位移监测装置的轨道滚轮12密贴在洞壁的轨道装置上。

3)启动数据处理装置9，记录下初始位置的伸缩式立杆总长度、伸缩式横杆总长度、伸缩式横杆的旋转角度与初始的弹性动态位移监测装置的数据。

4)启动行进装置，使整套系统沿隧道轴线方向行进，通过水平滑轨10消除行进路线偏差，同时记录位移监测仪15传输的全部连续性监测数据，并记录角度监测仪8在转轴处的转角数据，进行集中处理。

5)待行进装置到达隧道掌子面附近，记录终止里程，并原路返回，重新记录，取平均值得到隧道水平收敛变化曲线与工地沉降变化曲线，通过不同时间的监测数据横向对比，得到隧道的连续性全覆盖位移监测数据。

6)调整伸缩式固定支撑装置的长度，将监测系统应用于其他尺寸的隧道断面中，重复上述操作，进行多次监测。

使用上述技术方案，实现了隧道形变连续性全覆盖的实时监测，做到监测数据无漏点，更具普遍性，操作简易便捷，尺寸变换灵活，适用于不同隧道断面，可重复使用。