孔口扩挖一个300mmX 300mmX 300mm的坑室，安装铁质支架8，拉线式位移传感器7安装于铁制支架8横梁上，将牵拉钢丝6与拉线式位移传感器7连接；
[0029](6)铁质盖板9覆盖于坑室上，浇筑混凝土形成保护装置，在盖板上设置钢筋头作为盖板内嵌测点10 (或测点B)；
[0030](7)在盖板内嵌测点10 (或测点B)附近，设置数据采集箱12和太阳能供电系统，将拉线式位移传感器7的通信电缆11埋于地下浅沟槽，并于数据采集箱12连接，形成实时监测系统；
[0031](8)当隧道开挖时，将引发地面A、B点及雨污管道I管壁上表面(顶板)C、D点产生沉降，在t时刻A、B、C、D点的新位置为A’、B’、C’、D’，如图2所示。
[0032]设在初始时刻(O时刻)，A、B点的高程为hA (O)、hB (O)可由水准仪在地面定期测量，AC、BD 间距为 Lac(O)、Lbd(O)，贝丨J C、D 点高程分别为 hA(O)-Lac (O)、hB (O)-Lbd (O)。
[0033]经过t时亥lj，A、B、C、D点沉降至A’、B’、C’、D’点，其中，A’、B’点的高程为hA，(t)、hB，(t)，A’ C，、B’ D’ 间距为 LA’C’(t)、Lb，d，(t)，则 C’、D’ 点高程分别为 hA，(t) -LA’C’(t)、hg' (t)—Lg' β' (t)。
[0034]因此，经过t时刻，雨污管道上C点移动到C’点的总沉降量为:
[0035]Δ Sc= [hA(0)-LAC(0)]-[hA, (t)_LA, c, (t)]
[0036]= [hA(0)-hA, (t)] + [LA, c, (t)-Lac(O)]
[0037]其中，A点位移传感器的读数设为RDa，由实时监测系统获取，其数值就是
[0038]RDa=La, c, (t) -Lac (O)
[0039]贝Ij
[0040]Δ Sc= [hA(0)_hA, (t) ] +RDa
[0041]同理，经过t时刻，雨污管道上D点移动到D’点的总沉降量为:
[0042]Δ Sd= [hB(0)-LBD(0)]-[hB, (t)_LB, L, (t)]
[0043]= [hB(0)-hB, (t)] + [LB, D, (t)-Lbd(O)]
[0044]其中，B点位移传感器的读数设为RDb，由实时监测系统获取，其数值就是
[0045]RDb=Lb, D, (t)-Lbd (O)
[0046]贝Ij
[0047]ASd= [hB(0)-hB, (t)]+RDB
[0048]由上述C、D总沉降量可知:
[0049]⑶两点沉降差:
[0050]ASsd= ASc-ASd= {[hA(0)_hA, (t) ] _[hB (O) _hB, (t) ]} + {RDA_RDB}
[0051]⑶段的倾斜:
[0052]I = Δ Scd/Lcd
[0053]式中，Lm为C、D两点的水平距离。
[0054]⑶段的转角:
[0055]a = arc tan ( Δ SCD/LCD)
[0056]至此，根据地面A、B两点的高程定期用水准仪测量获取的数据和拉线式位移传感器7实时传送的数据，就可实时监测雨污管线C、D点的变形情况。
【主权项】
1.一种地下雨污管道变形接触式实时监测装置，其特征在于:该监测装置包括地下部分和地上部分；其中地下部分的锚头(4)与不锈钢杆(5)焊接，不锈钢杆(5)外套波纹管，锚头(4)与雨污管道(I)管壁外表面用水泥浆粘结，不锈钢杆(5)与牵拉钢丝(6)铰接，并与拉线式位移传感器(7)连为一体，铁质支架(8)设置在预先开挖的坑槽中，拉线式位移传感器(7)通过螺栓固定于铁质支架(8)的上横梁处，铁质支架(8)四周充填混凝土，将铁质盖板(9)盖在铁质支架(8)上，盖板(9)上浇筑混凝土，并设置盖板内嵌测点(10);拉线式位移传感器(7)通过通信电缆(11)与地上部分的数据采集箱(12)连接，数据采集箱(12)与箱体支座(13)通过螺栓连接，天线(14)通过磁性座吸附于数据采集箱(12)的顶部并与数据采集箱(12)内部的无线传输模块连接，太阳能电池板(15)与立杆(16)铰接，立杆(16)与立杆底座(17)采用螺栓连接并埋置地下，太阳能电池板(15)通过电池电缆(18)与数据采集箱(12)中的蓄电池连接。
2.应用如权利要求1所述装置进行地下雨污管道变形接触式实时监测方法，其特征在于:该方法包括下述流程， 1)首先选择隧道开挖可能影响的雨污管道(I)，然后在雨污管道(I)上选择监测点D (或 C); 2)采用手持钻机和小口径钻头(25-35mm)在地下雨污管道(I)管体正上方形成钻孔(3)，直至接触管体顶板； 3)将锚头⑷和不锈钢杆(5)连接后(外套波纹管)放入钻孔(3)，使锚头(4)接触雨污管道(I)管体顶板，在孔底适当浇筑水泥浆，然后向钻孔(3)(波纹管外)灌满中粗砂； 4)不锈钢杆(5)顶端与牵拉钢丝(6)铰接，并将牵拉钢丝(6)伸出地面孔口； 5)在孔口扩挖一个300mmX300mmX 300mm的坑室，安装铁质支架(8)，拉线式位移传感器(7)安装于铁制支架(8)横梁上，将牵拉钢丝(6)与拉线式位移传感器(7)连接； 6)铁质盖板(9)覆盖于坑室上，浇筑混凝土形成保护装置，在盖板上设置钢筋头作为盖板内嵌测点(10)(或测点B)； 7)在盖板内嵌测点(10)(或测点B)附近，设置数据采集箱(12)和太阳能供电系统，将拉线式位移传感器(7)的通信电缆(11)埋于地下浅沟槽，并于数据采集箱(12)连接，形成实时监测系统； 8)当隧道开挖时，将引发地面A、B点及雨污管道(I)管壁上表面(顶板)C、D点产生沉降，根据地面A、B两点的高程定期用水准仪测量获取的数据和拉线式位移传感器(7)实时传送的数据，就可实时监测雨污管线C、D点的变形情况。
【专利摘要】地下雨污管道变形接触式实时监测装置与方法，该监测装置包括地下部分、地上部分；其中，地下部分为大量程高精度位移传感系统，地上部分为远程实时数据采集系统及常规测量点；锚头与不锈钢杆焊接，不锈钢杆外套波纹管，锚头与雨污管道管壁外表面用水泥浆粘结，不锈钢杆与牵拉钢丝铰接，并与拉线式位移传感器连为一体。地下测点C、D的两拉线式位移传感器通过通信电缆与数据采集箱连接。当隧道开挖时，将引发地面A、B点及雨污管道管壁上表面C、D点产生沉降，在t时刻A、B、C、D点的新位置为A＇、B＇、C＇、D＇。根据地面A、B两点的高程定期用水准仪测量获取的数据和拉线式位移传感器实时传送的数据，就可实时监测雨污管线C、D点的变形情况。
【IPC分类】G01B5-30
【公开号】CN104596405
【申请号】CN201510036649
【发明人】姚爱军, 曹伍富, 胡愈, 郑轩, 雷刚, 姚文博
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月25日