一种隧道断面沉降收敛测量分析仪器及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道断面测量技术领域，尤其涉及一种隧道断面沉降收敛测量分析仪器及测量方法。
【背景技术】
[0002]隧道开挖建设过程中往往会发生塌方、围岩大变形等地质灾害。地质灾害的发生会导致人员伤亡、仪器设备损坏并延误工期，对隧道建设有重大影响。所以，在隧道建设过程中要对围岩的沉降、收敛变形进行及时准确的测量与分析，有效指导施工避免地质灾害和施工事故的发生。因此，对其隧道段面沉降收敛现场测量仪器与测量方法的研宄是非常重要的。
[0003]现有隧道监控量测技术对隧道拱顶沉降、周边收敛的现场量测工作仍在不断研宄完善之中，所采用的设备、试验仪器都较复杂，特别是现场量测工作需要耗费大量时间与人力，工作效率低，同时测量数据处理繁琐，精度不高，不能及时反馈指导施工。精确快速的测量分析仪器将有更广泛的需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种隧道断面沉降收敛测量分析仪器及测量方法，便于对隧道拱顶下沉与周边收敛的现场量测与数据处理工作的开展。
[0005]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0006]一种隧道断面沉降收敛测量分析仪器，包括半圆面精密激光测距系统，所述半圆面精密激光测距系统与系统主机连接，所述系统主机固定在主机托板上，所述主机托板前后两侧分别设有前垂准测量激光系统、后垂准测量激光系统，所述主机托板左右两侧分别设有左水准气泡和右水准气泡；所述前垂准测量激光系统的左右两侧分别设有左水平微调和右水平微调；所述主机托板固定在三脚托架系统上。
[0007]所述半圆面精密激光测距系统包括19个激光测点端口，所述激光测点端口用于发射激光测量距离。
[0008]所述系统主机包括液晶触摸显示屏和操作键盘，所述操作键盘上有O?9数字键以及开/关、测量、复测、设置、垂准与保存6个按钮键。
[0009]所述主机托板面上有主机托板螺孔，所述主机托板螺孔与三角托架系统上的螺孔配合用于将主机托板固定在三角托架系统上。
[0010]所述三角托架系统包括水平托板、托架调节系统以及三脚支架杆件；所述水平托板与三脚支架杆件连接，在所述三脚支架杆件上设有托架调节系统，用于调节三角支架杆件的长度，并使水平托板保持水平。
[0011]一种隧道断面沉降收敛测量分析仪器的测量方法，包括以下步骤:
[0012](I)在选择好的检测地点，撑开三脚架，使其中心尽量对准地面两个标志点，所述标志点分别布置在隧道轴线的前后两端；
[0013](2)将系统主机放置在三角托架系统上，将主机托板螺孔与水平托板螺孔相连接，固定好系统主机；
[0014](3)打开垂准测量激光系统，将前、后垂准测量激光系统的激光点对准地面上两个标志点，反复手动微调三角托架系统上的托架调节系统以及主机托板上的左右水平微调，将仪器调平；
[0015](4)仪器调平且前后垂准调节完成后，在液晶触摸显示屏输入所测量断面的粧号或编号，再次进行垂准操作，确定前垂准测量激光系统与实测地面标志点的高度值H1并保存数据；经过步骤(4)，该点以后每次测量都将前垂准测量激光系统与实测地面标志点的高度值调节为H1，保持数据的精确性；
[0016](5)将半圆面精密激光测距系统打开，测量测量分析仪器到隧道壁面的距离氏并保存数据；其中，H2包括:nl，n2，n3，…，nk ;nk表示测量分析仪器到隧道壁面第k个测点的距离；
[0017]进行复测操作，记录复测时测量分析仪器到隧道壁面的距离H3并保存数据；其中，H3包括:fnl，fn2，fn3，…，fnk ;fnk表示复测时测量分析仪器到隧道壁面第k个测点的距离；
[0018](6)取上述两次测量的平均值H4m= (H2+H3)/2 ;H4m包括:(nl+fnl)/2，(n2+fn2)/2，(n3+fn3)/2，…，(nk+fnk)/2 ;将上述值分别记为hlm，h2m，h3m，…，hkm;获得H 4m的值即表示一个测量断面完成一次完整测量;m表示本次完整测量的次数，m取自然数；
[0019](7)测量完成后，若测点为第一次测量，则m = 1，H41即作为初始值；
[0020]若测点不是第一次测量，则m ^ 2，计算出该测点前后两次测量隧道断面沉降或收敛的值Λ H = H4m-H4m_1;即 Λ H = (Ahlm, Δ h2m，Δ h3m，…，Δ hkm) = ((hl^hl^)，(h2m-h2m_1), ，…，(hk^hk^i))；
[0021]判断每一个测点前后两次测量隧道断面沉降或收敛的值Λ hkm，若Λ hkm>0，则第k个测点发生上升或扩张^Ahkm〈0，则第k个测点发生沉降或收敛；gAhkm= 0，则第k个测点保持不变。
[0022]本发明的有益效果是:
[0023]隧道断面沉降收敛测量分析仪器，仪器有前后两个垂准激光系统，保证仪器断面测量前后一致性以及精确性；半圆面精密激光测距系统可以精确测量隧道上19个测点的沉降或收敛值，更加有效监测到隧道断面沉降与收敛。同时相比较传统测量记录方式，仪器测量后数据可以自动处理，及时发现变形量较大的点，有效指导隧道施工，防止工程事故发生。
【附图说明】
[0024]图1是本发明隧道断面沉降收敛测量分析仪器结构示意图；
[0025]图2是本发明隧道断面沉降收敛测量分析仪器左视图；
[0026]图3是本发明三角托架系统结构示意图；
[0027]图4是本发明主机托板结构示意图；
[0028]其中，I半圆面精密激光测距系统；2液晶触摸显示屏；3操作键盘；4右水准气泡；5主机托板；6左水准气泡；7前垂准测量激光系统；8左水平微调；9右水平微调；10激光测点端口 ；11系统主机；12后垂准测量激光系统；13紧固螺栓；14水平托板螺孔；15水平托板；16三脚支架杆件；17托架调节系统；18主机托板螺孔。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0030]如图1所示，隧道断面沉降收敛测量分析仪器，包括半圆面精密激光测距系统1，半圆面精密激光测距系统I与系统主机10连接，系统主机10上有液晶触摸显示屏2与操作键盘3，系统主机10固定在主机托板5上，主机托板5上装有前垂准测量激光系统7，左水平微调8、右水平微调9、左水准气泡6、右水准气泡4以及后垂准测量激光系统12，主机托板5通过固定连接装置系统与三脚托架系统连接。
[0031]半圆面精密激光测距系统1，包括19个激光测点端口 10，激光测点端口用于发射激光测量距离。
[0032]系统主机10，包括液晶触摸显示屏2、操作键盘3，操作键盘3上有O?9数字键以及开/关、测量、复测、设置、垂准与保存6个按钮键。
[0033]主机托板5，包括前垂准测量激光系统7及后垂准测量激光系统12、左水平微调8及右水平微调9，左水准气泡6及右水准气泡4，主机托板地面上有8个主机托板螺孔18用于固定连接水平托板15。
[0034]固定连接装置系统，包括紧固螺栓13、主机托板底面螺孔18以及水平托板螺孔14ο
[0035]三角托架系统，包括水平托板15、8个水平托板上螺孔14、托架调节系统17以及三脚支架杆件16，用于调节三角支架杆件的长度，并使水平托板保持水平。
[0036]隧道断面沉降收敛现场测量分析仪器的使用方法，包括以下使用步骤:
[0037](I)在选择好的检测地点，撑开三脚支架16，使其中心尽量对准地面两个标志点，标志点布置在隧道轴线的前后两端；