隧道拱顶沉降自动测量报警仪器及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道现场测量技术领域，尤其涉及一种用于隧道拱顶沉降的现场自动测量报警仪器及使用方法。
【背景技术】
[0002]我国铁路、公路建设过程中，隧道所占比例越来越重。在隧道建设工程中，在隧道进洞的洞口浅埋段或是围岩破碎带极易发生拱顶开裂下沉甚至塌方事故，尤其是在围岩破碎浅埋地段，事故危险性极高。目前，隧道拱顶下沉测量主要依赖于监测人员与监测仪器，测量的频率不一而同，不能实时连续监测危险隧道拱顶下沉变化，对于剧烈的变形不能快速有效的发出警报。因此，为了避免拱顶下沉所带来的工程事故的发生，需要对拱顶沉降测量进行长期不间断的有效测量并在发生较大变形时快速发出警报，避免事故造成人员伤亡。所以，隧道拱顶沉降自动测量报警仪器与使用方法的研究是非常重要的。
[0003]现有技术对隧道拱顶沉降的现场测量工作仍在不断完善之中，所采用的设备、操作过程、数据处理都略显复杂且不及时，特别是现场测试后需要进行较长时间的数据处理工作，工作效率低，不能及时快速的发出沉降报警信号。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术存在的不足，本发明公开了隧道拱顶沉降自动测量报警仪器及使用方法，便于对隧道拱顶下沉自动测量及预警防范工作的开展。
[0005]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0006]隧道拱顶沉降自动测量报警仪器，包括多个锚固探头，所述多个锚固探头分别通过各自的连接杆线与综合位移计连接，所述综合位移计与数据处理及报警系统相连，锚固探头将测量的信号通过连接杆线与综合位移计传送至数据处理及报警系统，数据处理及报警系统根据接收的信号得到隧道拱顶沉降速度及累计沉降量，当隧道拱顶沉降速度或累计沉降量达到或超过预警阀值后，数据处理及报警系统启动报警信号进行报警。
[0007]所述综合位移计位于仪器保护套管内，仪器保护套管与紧固托板固定连接，紧固托板的上部及下部分别设置有紧固膨胀螺栓。
[0008]所述综合位移计通过连结构件穿过紧固托板与数据处理及报警系统相连接，数据处理及报警系统上部设有液晶显示屏，系统中部还设有开关、置零、设置和测量四个按键，下部设有可以发出报警信号的扩音装置。
[0009]所述连接杆线穿过支撑托板，支撑托板与仪器保护套管固定连接。
[0010]所述多个锚固探头以对称布置的方式与综合位移计相连，且以中间的锚固探头与综合位移计的连接杆线为中心轴线且长度最长，以中间的锚固探头与综合位移计的连接杆线为轴线，在其两侧的连接杆线按照等间距依次递减对称布置，锚固探头的数量可以根据工程现场围岩实际情况进行调节，提高该仪器的适用范围，同时可以将该仪器应用到工程风险较高的地方，对于高风险位置进行实时监测。
[0011]所述仪器可以放置在隧道浅埋段、进出口段或是围岩较破碎段。
[0012]所述仪器安装完成后，按开关按钮打开仪器，按置零按钮将仪器内数据清零，按设置按钮，仪器内液晶显示屏幕可显示，设置测量间隔时间、沉降速度预警阀值、累计沉降量预警阀值，设置完成后按测量按钮即可开始自动测量；当所测沉降速度或累计沉降量达到或超过预警阀值后，报警信号通过扩音装置发出报警声。
[0013]隧道拱顶沉降自动测量报警仪器使用方法，包括以下使用步骤:
[0014](I)在隧道浅埋段、进出口段或是围岩较破碎段，根据所选择拱顶沉降自动测量报警仪器的尺寸，在隧道拱顶进行钻孔；
[0015](2)钻孔完成后，在钻孔内装入锚固剂，同时将拱顶沉降自动测量报警仪器的锚固探头插入，并灌注少量水泥砂浆使仪器快速有效固定在孔内；
[0016](3)仪器下方紧固托板与隧道围岩紧密接触，在紧固膨胀螺栓孔位置利用冲击钻钻孔，然后将紧固碰撞螺栓拧入，将仪器进一步固定；
[0017](4)仪器安装固定完成后，按开关按钮打开仪器，按置零按钮将仪器内数据清零，按设置按钮，仪器内液晶显示屏幕可显示，设置测量间隔时间、沉降速度预警阀值、累计沉降量预警阀值，设置完成后按测量按钮即可开始自动测量；
[0018](5)当所测沉降速度或累计沉降量达到或超过预警阀值后，报警信号通过扩音装置发出报警声，此时应尽快撤离施工人员，采取相应工程措施，保证施工安全。
[0019]步骤四中，测量方式:仪器固定完成后开始测量，锚固探头会与综合位移计连接，锚固探头与围岩蚀锚固在一起的，围岩变化必定导致锚固探头的移动，因为与综合位移计相连接，位移计有变化就可以传输到数据处理及报警系统上。检测到的数据只是计算前后两次的差值以及最后一个测量与第一次测量的累计差值；各类预警阀值是可以根据实际情况或国家标准来设定。
[0020]本发明的有益效果:
[0021]隧道拱顶沉降自动测量报警仪器可以用于隧道浅埋地段、隧道进出口段以及隧道围岩较破碎段，可以有效地对拱顶沉降进行实时测量；当隧道拱顶出现较大位移或变形，仪器可以发出报警声，及时快速的对危险情况进行预警，避免人员伤亡。
[0022]本发明这个仪器主要在于两个部分，一个是用于隧道拱顶围岩变形沉降的实时测量，另一个部分是对于实时测量数据自动处理及及时报警装置，方法的有点就是实时测量，节省人力资源，提高数据处理效率，可以第一时间对围岩变形危险发出警告。
【附图说明】
[0023]图1本发明测量报警仪器结构示意图；
[0024]图2数据处理及报警系统界面图；
[0025]图3数据处理流程图；
[0026]图中，I锚固探头；2连接杆线；3支撑托板；4仪器保护套管；5综合位移计；6连结构件；7紧固膨胀螺栓；8紧固托板；9数据处理及报警系统；10置零按钮；11测量按钮；12扩音装置；13液晶显示屏；14开关按钮；15设置按钮。
【具体实施方式】
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[0027]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0028]如图1所示，隧道拱顶沉降自动测量报警仪器，包括锚固探头I ;连接杆线2 ;支撑托板3 ;仪器保护套管4 ;综合位移计5 ;连结构件6 ;紧固膨胀螺栓7 ;紧固托板8 ;数据处理及报警系统9 ;置零按钮10 ;测量按钮11 ;扩音装置12 ;液晶显示屏13 ;开关按钮14 ;设置按钮15。锚固探头I与综合位移计5通过连接杆线2连接，连接杆线2穿过支撑托板3，支撑托板3与仪器保护套管4固定连接，仪器保护