隧道監測裝置的製作方法

2023-05-18 21:52:11

本發明涉及隧道監測技術領域。

背景技術：

隧道建設中，監控量測是必不可少的重要環節，提高監控量測的精度，提高監測頻率與效率，控制監測的全面覆蓋，能夠保證工程安全，提供及時監測預警，有效避免隧道塌方事故的發生。目前布點式的監控量測需要進行多斷面反覆操作，並受坐標控制點嚴重製約，監測誤差大且操作繁瑣，並不能有效反應隧道全長範圍的位移變化，難以保證監測質量，確保施工安全。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種隧道監測裝置，實現隧道形變連續性全覆蓋的實時監測，操作簡易便捷，適用於不同隧道斷面，可重複使用。

為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是：

隧道監測裝置，包括軌道裝置、彈性動態位移監測裝置、固定支撐裝置、數據處理裝置和行進裝置；所述軌道裝置與隧道洞壁貼合，能夠與隧道洞壁共形變，所述軌道裝置包括沉降記錄軌道和收斂記錄軌道，所述沉降記錄軌道固定在隧道洞壁的拱頂，所述收斂記錄軌道固定在隧道洞壁的側壁；所述彈性動態位移監測裝置行進在所述沉降記錄軌道和收斂記錄軌道上，能夠將隧道洞壁的形變轉換為位移數據並傳輸給所述數據處理裝置；所述彈性動態位移監測裝置與所述固定支撐裝置固定連接，所述固定支撐裝置與所述行進裝置連接；所述數據處理裝置根據若干次採集數據得到隧道水平收斂變化曲線與工地沉降變化曲線，通過不同時間的採集數據橫向對比，得到隧道的連續性全覆蓋位移監測數據。

優選的，彈性動態位移監測裝置包括軌道滾輪、彈簧支撐結構、伸縮杆和位移監測儀，軌道滾輪能夠貼合所述軌道裝置行進，彈簧支撐結構一端固定連接軌道滾輪，另一端固定連接所述固定支撐裝置，伸縮杆一端固定連接軌道滾輪，位移監測儀固定在所述固定支撐裝置上，位移監測儀能夠檢測伸縮杆的相對位移。

優選的，固定支撐裝置包括伸縮式立杆、伸縮式橫杆、轉軸和角度監測儀，所述伸縮式立杆的頂端設有所述彈性動態位移監測裝置，用於監測隧道洞壁的頂壁形變，所述伸縮式橫杆的兩端設有所述彈性動態位移監測裝置，用於監測隧道洞壁的兩側壁形變，所述伸縮式立杆上固定有轉軸，所述伸縮式立杆與所述伸縮式橫杆通過轉軸連接，所述伸縮式橫杆能夠繞轉軸轉動，所述角度監測儀能夠監測所述伸縮式橫杆的旋轉角度並將數據傳輸給所述數據處理裝置。

優選的，伸縮式立杆包括抽插式連接的固定立杆和伸縮立杆，伸縮立杆設置在固定立杆的頂端，固定立杆為中空結構，內部設有立杆彈簧，立杆彈簧一端固定在固定立杆上，另一端連接伸縮立杆；所述伸縮式橫杆包括抽插式連接的固定橫杆和伸縮橫杆，伸縮橫杆設置在固定橫杆的兩端，固定橫杆為中空結構，內部設有橫杆彈簧，橫杆彈簧一端固定在固定橫杆上，另一端連接伸縮橫杆。

優選的，數據處理裝置包括數據終端、顯示器和鍵盤。

優選的，所述行進裝置包括行進機構與水平滑軌，所述固定支撐裝置的底端與所述水平滑軌滑動連接。

優選的，沉降記錄軌道有2根以上，固定在隧道洞壁的拱頂，所述收斂記錄軌道在一側有2根以上，固定在隧道洞壁的兩側壁。

採用上述技術方案所產生的有益效果在於：本發明實現了隧道形變連續性全覆蓋的實時監測，做到監測數據無漏點，更具普遍性，操作簡易便捷，尺寸變換靈活，適用於不同隧道斷面，可重複使用。

附圖說明

圖1是本發明一個實施例的結構示意圖；

圖2是圖1中彈性動態位移監測裝置的結構示意圖；

圖3是圖1中實施例在隧道中的工作示意圖。

圖中：1、沉降記錄軌道；2、收斂記錄軌道；3、固定立杆；4、伸縮立杆；5、固定橫杆；6、伸縮橫杆；7、轉軸；8、角度監測儀；9、數據處理裝置；10、水平滑軌；11、行進機構；12、軌道滾輪；13、彈簧支撐結構；14、伸縮杆；15、位移監測儀。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，為本發明隧道監測裝置的一個實施例，包括軌道裝置、彈性動態位移監測裝置、固定支撐裝置、數據處理裝置9和行進裝置；所述軌道裝置與隧道洞壁貼合，能夠與隧道洞壁共形變，所述軌道裝置包括沉降記錄軌道1和收斂記錄軌道2，所述沉降記錄軌道1固定在隧道洞壁的拱頂，所述收斂記錄軌道2固定在隧道洞壁的側壁；所述彈性動態位移監測裝置行進在所述沉降記錄軌道1和收斂記錄軌道2上，能夠將隧道洞壁的形變轉換為位移數據並傳輸給所述數據處理裝置9；所述彈性動態位移監測裝置與所述固定支撐裝置固定連接，所述固定支撐裝置與所述行進裝置連接；所述數據處理裝置9根據若干次採集數據得到隧道水平收斂變化曲線與工地沉降變化曲線，通過不同時間的採集數據橫向對比，得到隧道的連續性全覆蓋位移監測數據。

軌道裝置固定於隧道拱頂及側壁，保證與洞壁共形變，反應真實的隧道斷面變化。彈性動態位移監測裝置行進於軌道裝置之上，將洞壁形變實時傳輸給數據處理裝置9，保證隧道形變連續性全覆蓋監測。固定支撐裝置保證彈性動態位移監測裝置與軌道裝置密貼，可以通過調整尺寸保證彈性動態位移監測裝置適用於不同的隧道斷面。數據處理裝置9用於記錄監測過程的全覆蓋監測數據，保證監測數據的全覆蓋記錄。行進裝置用於提供本隧道監測裝置的前進動力。

作為一種可實施方式，彈性動態位移監測裝置包括軌道滾輪12、彈簧支撐結構13、伸縮杆14和位移監測儀15，軌道滾輪12能夠貼合所述軌道裝置行進，彈簧支撐結構13一端固定連接軌道滾輪12，另一端固定連接所述固定支撐裝置，伸縮杆14一端固定連接軌道滾輪12，位移監測儀15固定在所述固定支撐裝置上，位移監測儀15能夠檢測伸縮杆14的相對位移。

軌道滾輪12全程密貼軌道裝置進行連續性行進，通過彈簧支撐結構13的伸縮將隧道形變轉換成位移，位移監測儀15實時檢測伸縮杆14的相對位移，保證隧道形變連續性全覆蓋監測。

作為一種可實施方式，固定支撐裝置包括伸縮式立杆、伸縮式橫杆、轉軸7和角度監測儀8，所述伸縮式立杆的頂端設有所述彈性動態位移監測裝置，用於監測隧道洞壁的頂壁形變，所述伸縮式橫杆的兩端設有所述彈性動態位移監測裝置，用於監測隧道洞壁的兩側壁形變，所述伸縮式立杆上固定有轉軸7，所述伸縮式立杆與所述伸縮式橫杆通過轉軸7連接，所述伸縮式橫杆能夠繞轉軸7轉動，所述角度監測儀8能夠監測所述伸縮式橫杆的旋轉角度並將數據傳輸給所述數據處理裝置9。

固定支撐裝置能夠靈活改變伸長量，保證彈性動態位移監測裝置與軌道裝置密貼，並通過尺寸調整保證本發明實施例適用於不同的隧道斷面

優選的，伸縮式立杆包括抽插式連接的固定立杆3和伸縮立杆4，伸縮立杆4設置在固定立杆3的頂端，固定立杆3為中空結構，內部設有立杆彈簧，立杆彈簧一端固定在固定立杆3上，另一端連接伸縮立杆4；所述伸縮式橫杆包括抽插式連接的固定橫杆5和伸縮橫杆6，伸縮橫杆6設置在固定橫杆5的兩端，固定橫杆5為中空結構，內部設有橫杆彈簧，橫杆彈簧一端固定在固定橫杆5上，另一端連接伸縮橫杆6。

優選的，數據處理裝置9包括數據終端、顯示器和鍵盤。

數據處理裝置9用於記錄位移監測儀15及角度監測儀8的全覆蓋監測數據，通過換算得到各軌道的位移形變曲線，並經過對比分析得到隧道連續性的沉降與收斂監測數據。

作為一種可實施方式，所述行進裝置包括行進機構11與水平滑軌10，所述固定支撐裝置的底端與所述水平滑軌10滑動連接。

行進裝置用於提供本發明實施例的前進動力，固定支撐裝置能夠在水平滑軌10上滑動，可以消除行進造成的水平位移誤差，確保隧道監測裝置得到精確的監測數據。

優選的，沉降記錄軌道1有2根以上，固定在隧道洞壁的拱頂，所述收斂記錄軌道2在一側有2根以上，固定在隧道洞壁的兩側壁。

使用過程包括以下步驟：

1)隨著隧道的開挖，將沉降記錄軌道1與收斂記錄軌道2分別固定於隧道拱頂與側壁之上，保證密貼。

2)將固定立杆3的基底放置於行進裝置的水平滑軌10上，調整固定支撐裝置的伸縮端長度，使彈性動態位移監測裝置的軌道滾輪12密貼在洞壁的軌道裝置上。

3)啟動數據處理裝置9，記錄下初始位置的伸縮式立杆總長度、伸縮式橫杆總長度、伸縮式橫杆的旋轉角度與初始的彈性動態位移監測裝置的數據。

4)啟動行進裝置，使整套系統沿隧道軸線方向行進，通過水平滑軌10消除行進路線偏差，同時記錄位移監測儀15傳輸的全部連續性監測數據，並記錄角度監測儀8在轉軸處的轉角數據，進行集中處理。

5)待行進裝置到達隧道掌子面附近，記錄終止裡程，並原路返回，重新記錄，取平均值得到隧道水平收斂變化曲線與工地沉降變化曲線，通過不同時間的監測數據橫向對比，得到隧道的連續性全覆蓋位移監測數據。

6)調整伸縮式固定支撐裝置的長度，將監測系統應用於其他尺寸的隧道斷面中，重複上述操作，進行多次監測。

使用上述技術方案，實現了隧道形變連續性全覆蓋的實時監測，做到監測數據無漏點，更具普遍性，操作簡易便捷，尺寸變換靈活，適用於不同隧道斷面，可重複使用。