一种用于工程施工的沉降值检测系统及检测方法与流程

本发明属于工程施工检测，涉及到一种用于工程施工的沉降值检测系统及检测方法。

背景技术：

1、

2、由于沿海软土灵敏度高、压缩性大，隧道在长期使用过程中极易产生隧道沉降和纵向变形，导致隧道渗漏水、衬砌裂缝、轨道扭曲，严重时甚至威胁行车安全，但是当前对于隧道沉降值检测还存在以下几点不足：1、有的隧道中没有配置专用设备用以监测隧道的差异沉降变形情况，需要人工将检测设备不断搬运至点位进行反复操作，监测误差大且操作繁琐，费时费力。

3、2、当前监测点选取存在一定的局限性，主要在隧道口进行沉降监测点布设，较为宽泛，且当前采用固定监测点方式，无法充分覆盖隧道及其周围区域的全部潜在沉降区域，并不能有效反应隧道全长范围的位移变化，不便于后续隧道维护策略制定。

4、3、当前仅与理论沉降值进行对比分析，未结合历史检测情况进行对比值更正，使得对比结果的参考性还存在一定的欠缺，即无法提高隧道沉降预警的及时性和可靠性，进而，不便于隧道维护工作的顺利开展，也无法提高后续隧道沉降风险的预防效果。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种用于工程施工的沉降值检测系统及检测方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种用于工程施工的沉降值检测系统，包括：监测模块，用于提取固定位置处隧道的初始深度、相关数据和历史沉降检测记录表，进而进行沉降检测点设置，提取各沉降检测点的设置顺序和位置，并对各沉降检测点的沉降值进行测量，同时记录测量数据。

3、定位模块，用于对监测模块中各沉降检测点的位置进行记录。

4、数据处理模块，用于对监测模块的测量数据进行数据运算，并将数据运算结果与设定的参照运算结果区间进行对比，若超出参照运算结果区间，则将固定位置处隧道当前的沉降状态记为异常状态。

5、数据统计模块，对数据处理模块计算的结果和定位模块传输的位置进行一一配对，并形成数据表格。

6、移动模块，用于根据监测模块中各沉降检测点所处的位置和设置顺序，进行依次移动，并作为监测模块的载体，同时提取移动模块的高度h0。

7、报警模块，用于对数据处理模块计算后的异常状态进行标记，并当预警终端通过信号传输模块接收到标记信号后，产生报警信号。

8、优选地，该系统还包括：数据记录存储模块，所述数据记录存储模块与数据统计模块相连接，用于对数据统计模块统计后的数据进行存储。

9、信号传输模块，用于将数据统计模块、数据记录存储模块的数据以及定位模块记录的监测模块位置进行传输。

10、优选地，所述监测模块由激光探测模块和反射模块组成，所述激光探测模块为测距激光发射器且安装在移动模块的顶部，所述反射模块为多个反射板所组成。

11、优选地，所述进行沉降检测点设置，具体设置过程为：从固定位置处隧道的相关数据中提取长度l和k，并提取固定位置处隧道的初始深度h,计算适配沉降检测间距，进而将固定位置处按照适配沉降检测间距划分为各隧道检测段。

12、提取各隧道检测段位置，并从所述隧道相关数据中筛选出各隧道检测段位置对应各周边监测区域内的土壤含水率pij和土壤孔隙度xij，i表示隧道检测段编号，i＝1,2,......n，j表示周边监测区域编号，j＝1,2,......m；

13、统计各隧道检测段位置的沉降检测需求度δi，

14、m表示周边监测区域数目，p′、x′分别为设定随隧道土壤适宜的含水率、孔隙度，δp、δx分别为设定随隧道土壤许可的含水率偏差、孔隙度偏差。

15、将沉降检测需求度大于0的各隧道检测段记为各需求隧道检测段，并从历史沉降检测记录表中提取出各隧道检测段在历史各次检测时的检测沉降值，从中筛选出检测沉降值不为0的各隧道检测段作为各关注隧道检测段。

16、若某需求隧道检测段与某关注隧道检测段为同一隧道检测段，将该隧道段记为重复隧道检测段，从各需求隧道检测段中剔除出各重复隧道检测段，将剔除后剩余的各需求隧道检测段和各关注隧道检测段进行整合，得到各目标隧道检测段。

17、从固定位置处隧道的相关数据中提取平均通行车流量c、周边建筑数目z以及周边各建筑与固定位置处隧道之间的水平距离，并将周边各建筑与固定位置处隧道之间的水平距离进行均值计算，得到平均水平距离δl，统计隧道检测密度需求度ψ，c′、z′、δl′分别表示为设定参照的车流量、建筑数目、建筑间距。

18、将隧道检测密度需求度与设定的各隧道检测密度需求度对应参照单位检测划片面积进行匹配对比，得到各隧道检测密度需求度对应参照单位检测划片面积，作为固定位置处隧道的参照单位检测划片面积，并按照参照单位检测划片面积将各目标隧道检测段对应所处洞身区域进行平面网格式划分，得到各划分的洞身子区域。

19、将洞身子区域的中心点作为沉降检测点，由此将各目标隧道检测段对应各沉降检测点进行整合，作为设置的各沉降检测点。

20、优选地，所述适配沉降检测间距的计算公式为

21、

22、式中x0为设定的常规隧道沉降检测间距，x1为设定的单位隧道尺寸超出趋向度对应缩减沉降检测间距，l′、k′、h′分别为设定常规隧道对应的长度、宽度、深度。

23、优选地，所述参照运算结果区间的具体设定方式包括：从固定位置处隧道的相关数据中提取当前设置隧道沉降预警值区间，并将当前设置隧道沉降预警值区间的下限值和上限值分别记为y下和y上。

24、以历史检测次序为横坐标，以检测沉降值为纵坐标，构建各隧道检测段的沉降检测动态曲线，并与设定隧道参照沉降变化曲线进行重合对比，将重合曲线长度记为(l重)i。

25、从各隧道检测段的沉降检测动态曲线中进行斜率和幅值提取，并分别记为(k沉)i和(a沉)i，统计各隧道检测段对应沉降发展异常度

26、li′为第i个隧道检测段对应沉降检测动态曲线的长度，k′沉、a′沉为设定参照的隧道安全沉降发展速率、安全沉降增长值。

27、统计沉降发展异常度大于0的各隧道检测段，作为各异常隧道检测段，统计异常隧道检测段数目f，将各异常隧道检测段对应沉降发展异常度进行均值计算，将计算结果记为同时从各异常隧道检测段对应沉降发展异常度筛选出最大值，并记为

28、统计固定位置处隧道的沉降预警紧急趋向度λ，

29、分别为设定参照第一沉降发展异常度、参照第二沉降发展异常度，n表示隧道检测段数目。

30、当λ≤λ′，将当前设置隧道沉降预警值区间作为参照运算结果区间，当λ＞λ′，y上-y缩*(λ-λ′)作为参照运算结果区间的上限值，将y下作为参照运算结果区间的下限值，λ′为设定参照沉降预警紧急趋向度，y缩为设定单位沉降预警紧急趋向度偏差对应参照缩减沉降预警值。

31、优选地，所述信号传输模块采用扩频微波通信传输技术。

32、优选地，所述数据处理模块由计算模块和分析模块所组成，所述计算模块用于将监测模块检测的数据进行数据计算，所述分析模块将计算模块计算的数据与设定的参照运算结果区间进行对比。

33、优选地，所述计算模块的计算公式为：y＝h-min(dd)-h0，dd表示第d个沉降检测点内测距激光发射器至反射板的距离，y表示沉降检测值，sd、td分别为测距激光发射器在第d个沉降检测点的发射速度、发射后反射至测距激光发射器的时长，d表示沉降检测点编号，d＝1,2,......u。

34、本发明还提供了一种用于工程施工的沉降值检测方法，其步骤为：步骤一、将监测模块安装在移动模块上，并使移动模块在隧道内部进行导向式移动。

35、步骤二、通过监测模块对隧道内的数据信息进行采集，同时通过定位模块将此时监测模块所处的位置进行采集。

36、步骤三、监测模块将检测数据传输至数据处理模块进行数据运作，并结合固定位置处隧道的初始深度和移动模块的高度，计算此处隧道的沉降值，进而获得隧道的沉降值数据。

37、步骤四、数据处理模块将计算好的隧道的沉降值数据和监测模块检测的位置配对发送至数据统计模块和数据记录存储模块内。

38、步骤五、通过信号传输模块将数据统计模块、数据记录存储模块的信息数据以及定位模块记录的监测模块位置进行传输。

39、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：(1)本发明通过移动模块可对监测模块进行导向性移动，无需人工搬运监测模块进行定点检测，且监测模块的检测密集度较高，且能覆盖整个隧道，可更为有效的对隧道的沉降值整体区域进行检测，且数据统计模块会将数据处理模块处理后的沉降值信息数据绘制成表格，并与往期同位置处的沉降值数据进行对比，便于工作人员更好的观测到隧道内部不同区域的沉降值变化，且数据处理模块处理的沉降值检测信息数据超过设定的设定的沉降值检测信息数据时，会将该处的位置数据和沉降值检测信息数据进行标红处理，后续该数据通过信号传输模块传递至外界设备后，外界设备会对标红信息进行响应处理，便于工作人员更为快速的查询到异常沉降值检测信息，该检测方法可完成自动化定期检测，检测数据精度高，省时省力。

40、(2)本发明通过根据隧道的长、宽、深计算适配沉降检测间距，据此进行隧道分段，同时结合周边土壤监测信息以及历史沉降检测记录表，确认各目标隧道检测段，进而通过车流量、周边建筑等信息进行隧道洞身区域划分，由此设置各沉降检测点，有效解决了当前监测点选取存在的局限性和宽泛性问题，规避了当前固定监测点检测存在的不足，从而充分覆盖隧道及其周围区域的全部潜在沉降区域，进而有效反应隧道全长范围的位移变化，便于后续隧道维护策略制定。

41、(3)本发明通过根据历史沉降检测记录表对各隧道检测段进行沉降动态规律性分析，据此设定参照运算结果区间，规避了当前仅与理论沉降值进行对比分析存在的欠缺，提高了沉降对比结果的参考性以及隧道沉降预警的及时性和可靠性，为后续隧道维护工作的顺利开展提供了便利，并且显著提高了后续隧道沉降风险的预防效果。