专利名称：一种用于隧道工程中准确测量围岩内部位移的方法
技术领域：
本发明属于围岩内部位移的测量技术，主要提出一种用于隧道工程中准确测量围岩内部位移的方法。
背景技术：
隧道工程的施工会对围岩产生扰动，围岩即是在隧道工程中，由于受开挖影响而发生应力状态改变的周围岩体。围岩内部的应力状态会因此变化和调整，应力状态的变化和调整会带来围岩内部的位移。这种位移有可能会影响到隧道的结构安全，因此在隧道的施工过程中需要实时掌握围岩内部的位移情况。目前获取围岩内部位移的方法是在需要进行测量的断面上安装多点位移计，进行围岩内部位移的测量。多点位移计是测量围岩内部位移量的专用仪器。该仪器具备同时获取多处围岩位移情况的特性，多点是指多个不同深度的测点。如图1所示，一套多点位移计是由若干个测点锚固头(1)、测量钢钎(2)和孔口测读装置(3)组成。埋设在钻孔内的各测点锚固头1与孔壁紧密连接，岩层移动时能够带动各测点锚头(1) 一起移动，测点的位移状态通过与之固定的测量钢钎(2 )引至岩体外部，在孔口测读装置上进行量测。
由于孔口测读装置3处的围岩也会发生位移，因此围岩内部位移值应是多点位移计的测量值减去孔口测读装置(3)处的位移值。目前是将多点位移计所在断面净空收敛值的一半作为孔口测读装置(3)处的位移值；净空收敛值又称净空变形值，指隧道开挖后其周边岩体向隧道净空侵入的位移值；隧道净空是指隧道内轮廓线所包围的空间。上述得出孔口测读装置处位移值的方法是假定了隧道周边岩体的位移值是关于隧道中线对称的，也即是假定了净空收敛值的一半就是隧道一边围岩的位移值。但是隧道周边岩体的位移值一般情况下是不关于隧道中线对称的。因此把净空收敛值的一半作为孔口测读装置处的位移值计算围岩内部位移值会带来很大误差。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于隧道工程中准确测量围岩内部位移的方法。本发明采用的技术方案是
一种用于隧道工程中准确测量围岩内部位移的方法，利用多点位移计得到围岩内部的位移值，利用全站型电子速测仪，测量多点位移计孔口测读装置处与隧道中线的水平角，测量多点位移计孔口测读装置处与全站型电子速测仪的平距；得到多点位移计孔口测读装置处相对于隧道中线的位移值；在计算围岩内部位移时用多点位移计的测量值减去多点位移计孔口测读装置处的位移值，得到准确的围岩内部位移值； 其具体步骤如下
a、在需要量测围岩内部位移的位置安装多点位移计，即将多点位移计的各测点锚固头埋设在钻孔内，并与钻孔的孔壁紧密连接，岩层移动时能够带动各测点锚头一起移动，测点的位移状态通过与之固定的测量钢钎引至岩体外部，在孔口测读装置处进行量测；b、将一只全站型电子速测仪测量棱镜，通过钢支架焊接在多点位移计孔口测读装置处，该棱镜能够接收全站仪发出的光信号，并将其反射回全站型电子速测仪；
C、在隧道中线上设置全站型电子速测仪，并在隧道中线上架设另一只棱镜，该棱镜能够接收全站仪发出的光信号，并将其反射回全站型电子速测仪；
d、记录多点位移计的初始读数；
e、用全站型电子速测仪测量多点位移计孔口测读装置处的棱镜与隧道中线之间的水平角，测量多点位移计孔口测读装置处的棱镜与全站型电子速测仪之间的平距；平距与水平角正弦值相乘得到多点位移计孔口测读装置处的棱镜与隧道中线的距离，即为多点位移计孔口测读装置处与隧道中线的距离，两次测得距离相减得到多点位移计孔口测读装置处相对隧道中线的位移值；
f、在每次量测时得到多点位移计的读数值，然后用多点位移计的读数值减去多点位移计的初始读数得到一个围岩内部位移值；
g、用f步骤所得的围岩内部位移值减去e步骤所得的多点位移计孔口测读装置处相对隧道中线的位移值，得到准确的围岩内部位移值。本发明利用多点位移计得到围岩内部的位移值，利用全站型电子速测仪，能够测量水平角、平距的特性，测量多点位移计孔口测读装置处与隧道中线的水平角，测量多点位移计孔口测读装置处与全站型电子速测仪的平距；得到多点位移计孔口测读装置处相对于隧道中线的位移值；在计算围岩内部位移时用多点位移计的测量值减去多点位移计孔口测读装置处的位移值，得到准确的围岩内部位移值，提高了隧道工程中围岩内部位移测量的准确性。
图1现有技术中多点位移计的结构示意图。图2、图3为本发明测量方法的示意图。图中，1、测点锚固头，2、测量钢钎，3、孔口测读装置，4、钻孔，5、测读装置处棱镜， 6、钢支架，7、全站型电子速测仪，8、测量棱镜，9、隧道中线，10、平距，11、水平角。
具体实施例方式结合附图和具体实施例对本发明加以说明
一种用于隧道工程中准确测量围岩内部位移的方法，其具体步骤如下
a、如图1所示，在需要量测围岩内部位移的位置安装多点位移计，即将多点位移计的各测点锚固头1埋设在钻孔4内，并与钻孔的孔壁紧密连接，岩层移动时能够带动各测点锚头一起移动，测点的位移状态通过与之固定的测量钢钎2引至岩体外部，在孔口测读装置处进行量测；利用多点位移计量测围岩内部位移为目前采用较多的常规技术；
b、如图2所示，将全站型电子速测仪测量棱镜5，通过钢支架6焊接在多点位移计孔口测读装置处，测量棱镜5用于接收和反射全站型电子速测仪发出的光信号，钢支架6 —端与多点位移计孔口测读装置处焊接，一端用于安装棱镜5 ；
C、如图3所示，在隧道中线上设置全站型电子速测仪7，并在全站型电子速测仪7远离多点位移计一侧的隧道中线上架设全站型电子速测仪的另一只棱镜8，棱镜8能够接收全站仪发出的光信号，并将其反射回全站型电子速测仪7 ；d、记录多点位移计的初始读数；
e、用全站型电子速测仪7测量多点位移计孔口测读装置处的棱镜5与隧道中线之间的水平角11，测量棱镜5与全站型电子速测仪7之间的平距10 ；水平角是两观测点之间的水角夹角，平距是仪器与观测点间的水平距离。平距10与水平角11正弦值相乘得到棱镜5 与隧道中线的距离，棱镜5与隧道中线的距离即为多点位移计孔口测读装置处与隧道中线的距离，两次测得距离相减得到多点位移计孔口测读装置处相对隧道中线的位移值；
f、在每次量测时得到多点位移计的读数值，然后用多点位移计的读数值减去多点位移计的初始读数得到一个围岩内部位移值；
g、用f步骤所得的围岩内部位移值减去e步骤所得的多点位移计孔口测读装置处相对隧道中线的位移值，得到准确的围岩内部位移值。 利用全站型电子速测仪7与棱镜5、棱镜8测量位移值为目前采用较多的常规技术。
权利要求
1. 一种用于隧道工程中准确测量围岩内部位移的方法，其特征是利用多点位移计得到围岩内部的位移值，利用全站型电子速测仪，测量多点位移计孔口测读装置处与隧道中线的水平角，测量多点位移计孔口测读装置处与全站仪的平距；得到多点位移计孔口测读装置处相对于隧道中线的位移值；在计算围岩内部位移时用多点位移计的测量值减去多点位移计孔口测读装置处的位移值，得到准确的围岩内部位移值； 所述测量围岩内部位移方法的具体步骤如下a、在需要量测围岩内部位移的位置安装多点位移计，即将多点位移计的各测点锚固头(I)埋设在钻孔(4)内，并与钻孔的孔壁紧密连接，岩层移动时能够带动各测点锚头一起移动，测点的位移状态通过与之固定的测量钢钎(2)引至岩体外部，在孔口测读装置处进行量测；b、将一只全站型电子速测仪测量棱镜(5)，通过钢支架(6)焊接在多点位移计孔口测读装置处，棱镜(5)接收全站仪发出的光信号，并将其反射回全站型电子速测仪；c、在隧道中线上设置全站型电子速测仪(7)，并在隧道中线上架设另一只棱镜(8)，棱镜(8)接收全站仪发出的光信号，并将其反射回全站型电子速测仪(7);d、记录多点位移计的初始读数；e、用全站型电子速测仪(7)测量多点位移计孔口测读装置处的棱镜(5)与隧道中线之间的水平角(11)，测量棱镜(5)与全站型电子速测仪之间的平距(10)；平距(10)与水平角(II)正弦值相乘得到棱镜(5)与隧道中线的距离，棱镜(5)与隧道中线的距离即为多点位移计孔口测读装置处与隧道中线的距离，两次测得距离相减得到多点位移计孔口测读装置处相对隧道中线的位移值；f、在每次量测时得到多点位移计的读数值，然后用多点位移计的读数值减去多点位移计的初始读数得到一个围岩内部位移值；g、用f步骤所得的围岩内部位移值减去e步骤所得的多点位移计孔口测读装置处相对隧道中线的位移值，得到准确的围岩内部位移值。
全文摘要
本发明属于隧道工程围岩内部位移测量技术，提出的一种用于隧道工程中准确测量围岩内部位移的方法，利用多点位移计得到围岩内部的位移值，利用全站型电子速测仪，测量多点位移计孔口测读装置处与隧道中线的水平角，测量多点位移计孔口测读装置处与全站仪的平距；得到多点位移计孔口测读装置处相对于隧道中线的位移值；在计算围岩内部位移时用多点位移计的测量值减去多点位移计孔口测读装置处的位移值，得到准确的围岩内部位移值，提高了隧道工程中围岩内部位移测量的准确性。
文档编号G01B11/02GK102221334SQ20111009499
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者刘洪震, 张文新, 李沿宗, 洪开荣, 王光辉, 王菀, 蒋永强, 邹翀, 高军, 高攀 申请人:中铁隧道集团有限公司