[發(fā)明專利]一種巖石地層多點(diǎn)位移激光測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310675051.X
• 申請(qǐng)日: 2013-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN103670386B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛亞東;李碩標(biāo);楊文亮;葛嘉誠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能夠測(cè)量巖石地層多點(diǎn)位移或變形的測(cè)量方法以及相應(yīng)的測(cè)量裝置，尤其是能在巖石洞室中測(cè)量洞室圍巖的多點(diǎn)徑向位移的激光測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

目前，我國已經(jīng)成為世界上隧道工程數(shù)量最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國家。然而，由于隧道是修建在地下巖土介質(zhì)中的半隱蔽工程，隧道洞壁的位移變形是影響地面沉降、施工安全及施工進(jìn)度的重要因素之一，變形過大對(duì)地表建筑以及隧道施工人員、設(shè)備的安全造成了重大的威脅。由隧道變形過大引起的地表大樓變形傾斜甚至倒塌、隧道塌方的事故屢見不鮮。如何精確、便捷地測(cè)量隧道的位移或變形，為隧道工程施工、監(jiān)測(cè)提供幫助和依據(jù)？一直是工程人員考慮的問題。

本發(fā)明提供了一種解決方案，發(fā)明了可以較精確、較便捷地測(cè)量巖石地層(包括隧道)的光學(xué)測(cè)距方法以及對(duì)應(yīng)的測(cè)量裝置。對(duì)工程施工、監(jiān)測(cè)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種便捷地測(cè)量巖石地層的多點(diǎn)位移或變形的巖石地層多點(diǎn)位移激光測(cè)量方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種巖石地層多點(diǎn)位移激光測(cè)量方法，激光發(fā)射器激發(fā)的激光束打到反光片上反射回來，可被激光發(fā)射器上的接收裝置捕捉。通過已知的光的速度和從激光發(fā)射到接收的時(shí)間間隔，激光發(fā)射器可計(jì)算并顯示出反光片到激光發(fā)射器的距離，其精度可達(dá)1mm。由于鉆孔入口端(后面簡(jiǎn)稱“孔口”)圍巖變形較大而鉆孔末端(后面簡(jiǎn)稱“孔底”)圍巖變形較小，因此在測(cè)量過程中以孔底一點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)(第一次測(cè)量時(shí)任意確定一個(gè)可讓激光發(fā)射器打到孔底的點(diǎn)(可不用設(shè)置反光片，激光遇孔底巖土即可反射)，記錄孔口定位盤對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，往后的測(cè)量均采用此點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn))，將激光發(fā)射器發(fā)射到孔底基準(zhǔn)點(diǎn)反射接收即可測(cè)出激光發(fā)射器到孔底的距離。然后用激光發(fā)射器到孔底基準(zhǔn)點(diǎn)的距離減去激光發(fā)射器到反光片的距離可得到反光片到孔底基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，每隔一定時(shí)間測(cè)量一次該距離，對(duì)比得出前后兩(多)次該距離的差值即為所求位移或變形。

其中根據(jù)設(shè)計(jì)要求可將多個(gè)反光片同時(shí)布置于小孔內(nèi)不同深度和不同方位角度的設(shè)計(jì)測(cè)量點(diǎn)處，并由淺到深對(duì)反光片進(jìn)行編號(hào)(1，2，...，N)；激光發(fā)射器安裝于孔口定位盤的轉(zhuǎn)動(dòng)盤(可轉(zhuǎn)動(dòng))上，而孔口定位盤的刻度盤固定于孔口且0刻度線與第一反光片4對(duì)齊。安裝時(shí)記錄1號(hào)以外其它反光片與第一反光片4的環(huán)向夾角，將轉(zhuǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度即可測(cè)量對(duì)應(yīng)的其它反光片及孔底基準(zhǔn)點(diǎn)。

每隔一天測(cè)量記錄一次反光片到孔底基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，也可以視工程實(shí)際變形情況可適當(dāng)縮短或增長測(cè)量時(shí)間間隔。

所述的小口徑鉆孔的孔徑小于100mm。

一種巖石地層多點(diǎn)位移激光測(cè)量裝置，包括反光片、孔口定位盤及激光發(fā)射器，

所述的反光片根據(jù)設(shè)計(jì)要求粘結(jié)在在鉆孔的不同深度和不同方位角度處，

所述的孔口定位盤由刻度盤和轉(zhuǎn)動(dòng)盤組成，所述的刻度盤固定于孔口巖壁，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤可繞鉆孔中軸線在刻度盤平面上轉(zhuǎn)動(dòng)，

所述的激光發(fā)射器安裝在孔口定位盤上。

所述的激光發(fā)射器可發(fā)射激光、捕捉反射回來的激光并附加計(jì)算顯示距離功能。

所述的激光發(fā)射器可以設(shè)有數(shù)個(gè)，同時(shí)對(duì)不同的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

所述的轉(zhuǎn)動(dòng)盤可以自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)或機(jī)械驅(qū)動(dòng)。

所述的反光片設(shè)有數(shù)個(gè)，粘結(jié)在在鉆孔的不同深度和不同方位角度處，一次可完成不同深度的多個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量。

所述的刻度盤的0刻度與作為基準(zhǔn)的反光片對(duì)齊，記錄基準(zhǔn)反光片以外的反光片與基準(zhǔn)的反光片的環(huán)向夾角，將轉(zhuǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度即可測(cè)量對(duì)應(yīng)的其它反光片及孔底基準(zhǔn)點(diǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用光學(xué)(激光)測(cè)距方法，在小口徑巖石地層鉆孔內(nèi)可便捷地對(duì)巖石地層的位移或變形進(jìn)行測(cè)量，而且可以同時(shí)埋設(shè)多個(gè)不同深度不同方位角度的反光片進(jìn)行多點(diǎn)位移或變形測(cè)量。

在巖石地層中鉆小口徑的鉆孔，在孔的一端安裝激光發(fā)射器，同時(shí)在孔壁設(shè)計(jì)測(cè)量點(diǎn)處粘貼反光片，激光發(fā)射器激發(fā)的激光束打到反光片以及鉆孔底基準(zhǔn)點(diǎn)上反射回來，可被激光發(fā)射器上的接收裝置捕捉，激光發(fā)射器的采集裝置計(jì)算并顯示出反光片以及孔底基準(zhǔn)點(diǎn)到激光發(fā)射器的距離，其精度可達(dá)1mm。

附圖說明

圖1為沿鉆孔軸線剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為反光片安裝后沿鉆孔軸線剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為孔口定位盤結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為孔口定位盤安裝后沿鉆孔軸線剖面結(jié)構(gòu)示意圖。