[發明專利]基于傾角傳感器的隧道收斂變形建模方法

在審

• 申請號: 201410048880.X
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103791881A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 吳儼;林國虎;張軍;時國堅
• 申請（專利權）人: 無錫悟莘科技有限公司
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

1.一種基于傾角傳感器的隧道收斂變形建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將隧道的截面圓弧分為六個不同弧長的圓弧，在截面圓弧與六個圓弧的弦的交點中設定一個相對不動點A，其余五個點分別標記為B、C、D、E、F；

步驟2、在上述六個圓弧每條弧上安裝特殊材質的彈片，且該彈片不存在彈性形變，即每一段弧不會發生形變；

步驟3、初始化模型后得到各點坐標和各弦的初始角度，使用二維傾角傳感器測量除去底部弧的其它五個弧上的角度變化值；

步驟4、根據二維傾角傳感器測量的角度變化值和對應弧的弦長以及不動點A，構建出B、C、D、E、F五個點變形后的新空間坐標點；

步驟5、根據上述變形后的新空間坐標點和不動點A的坐標點構造出變形后的隧道的截面圓弧，完成隧道收斂變形建模。

2.根據權利要求1所述的基于傾角傳感器的隧道收斂變形建模方法，其特征在于，所述步驟4中構建出B、C、D、E、F五個點變形后的新空間坐標點，具體如下：

設定五條弧上的角度變化值分別為：Δθ_FA、Δθ_EF、Δθ_DE、Δθ_CD、Δθ_BC，五條弧的原始角度分別為：θ_FA、θ_EF、θ_DE、θ_CD、θ_BC，以弧FA為例，當θ_FA變化后得到一個新的角度θ_F′A=θ_FA+Δθ_FA，由于A點是不動點，F點的新坐標根據新的角度結合A點的坐標和弦長|FA|：

xF′=xA+|FA|×cos(θFA+ΔθFA)yF′=yA+|FA|×sin(θFA+ΔθFA)]]>

|FA|為弦|FA|的長度，x_F′、y_F′為點F的新坐標，x_A、y_A為點A的坐標；

同理，得出B、C、D、E變形后的坐標，

xE′=xF′+|EF|×cos(θEF+ΔθEF)yE′=yF′+|EF|×sin(θEF+ΔθEF)xD′=xE′+|DE|×cos(θDE+ΔθDE)yD′=yE′+|DE|×sin(θDE+ΔθDE)xC′=xD′+|CD|×cos(θCD+ΔθCD)yC′=yD′+|CD|×sin(θCD+ΔθCD)xB′=xC′+|BC|×cos(θBC+ΔθBC)xB′=yC′+|BC|×sin(θBC+ΔθBC)]]>

根據上述變形后的坐標點、弦長和對應的圓心角，畫出弧線，得出變形后的圖形。

3.根據權利要求2所述的基于傾角傳感器的隧道收斂變形建模方法，其特征在于，還包括以下步驟，因測量值中存在誤差，從而導致最后測量弦長即|AB|的長度與原長度不一致，利用平差計算，把|AB|的弦長變化值按設定的權值分配到五個點的位移向量中去，使得各弦長長度不變，計算得出五個點的新坐標，然后計算出B、C、D、E、F五個點中位移最大值。