[發明專利]一種隧道安全監測系統

有效

• 申請號: 201710086108.0
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106840119B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 肖麗娜;李福健;胡偉;沈翔
• 申請（專利權）人: 中鐵四局集團有限公司
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00;G01C5/00;G01S17/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

1.一種隧道安全監測系統，其特征在于，在隧道內沿隧道開挖方向上設置有若干個監測斷面，該隧道安全監測系統包括：

設置于每一監測斷面的第一測點上的若干組測距儀，以及與各測距儀連接的通信模塊，與所述通信模塊連接的監控平臺；

每一監測斷面的第一測點上設置的若干組測距儀中，設置第一組測距儀的測距方向為水平方向；設置第二組測距儀的測距方向對準所述監測斷面的拱頂測點；針對所述監測斷面的第一測點上設置的第三組測距儀，若所述監測斷面并非隧道施工過程中所需監測的首個監測斷面，則設置所述第三組測距儀的測距方向對準所述監測斷面的前一相鄰監測斷面的拱頂測點；若所述監測斷面為隧道施工過程中所需監測的首個監測斷面，則設置所述第三組測距儀的測距方向對準位于所述監測斷面前的后視固定測點；其中，所述前一相鄰監測斷面至所述監測斷面的方向為所述隧道開挖方向；

每一監測斷面的第一測點上設置的測距儀將測量值通過所述通信模塊發送至所述監控平臺，由所述監控平臺根據接收的各測量值計算各監測斷面的第一測點處的隧道凈空變化及拱頂下沉。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述監控平臺根據接收的各測量值計算各監測斷面的第一測點處的隧道凈空變化，包括：

監控平臺根據每一監測斷面的第一測點處設置的第一組測距儀在前后兩個時刻的測量值，計算前后兩個測量值的差值，結果作為該前后兩個時刻內所述監測斷面的第一測點處的隧道凈空變化。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，監控平臺根據接收的各測量值計算首個監測斷面的拱頂下沉，包括：

監控平臺根據隧道施工過程中所需監測的首個監測斷面的第一測點處設置的第三組測距儀在前后兩個不同時刻的測量值l1和l1′，計算前后兩個時刻內所述首個監測斷面的第一測點處的下沉Δ1為：

Δ1＝(l1-l1′)*cosθ1；

其中，θ1為首個監測斷面的第一測點處設置的第三組測距儀的測距方向與豎直方向夾角；

監控平臺確定前后兩個時刻內所述首個監測斷面的拱頂下沉Δ2為：

Δ2＝{l2-[l2′-Δ1/sin(θ2-90°)]}*sin(θ2-90°)

其中，l2和l2′為首個監測斷面的第一測點處設置的第二組測距儀在前后兩個不同時刻的測量值，θ2為首個監測斷面的第一測點處設置的第二組測距儀的測距方向與豎直方向夾角。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，監控平臺根據接收的各測量值計算非首個監測斷面的拱頂下沉，包括：

監控平臺根據隧道施工過程中所需監測的非首個監測斷面的每一目標監測斷面的第一測點處設置的第三組測距儀在前后兩個不同時刻的測量值l3和l3′，以及前后兩個時刻內所述目標監測斷面的前一相鄰監測斷面的拱頂下沉Δx，確定前后兩個時刻內所述目標監測斷面的第一測點處的下沉Δ3：

Δ3＝{l3′-[l3-Δx/sin(θ3-90°)]}*sin(θ3-90°)

其中，θ3為目標監測斷面的第一測點處設置的第三組測距儀的測距方向與豎直方向夾角；

監控平臺確定前后兩個時刻內所述目標監測斷面的拱頂下沉Δ4為：

Δ4＝{l4-[l4′-Δ3/sin(θ4-90°)]}*sin(θ4-90°)

其中，θ4為目標監測斷面的第一測點處設置的第二組測距儀的測距方向與豎直方向夾角，l4和l4′為目標監測斷面的第一測點處設置的第二組測距儀在前后兩個不同時刻的測量值。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括：

設置于每一監測斷面的第二測點上的第四組測距儀，設置該第四組測距儀的測距方向為水平方向，其中，第二測點不同于第一測點；

與所述第四組測距儀相連的通信模塊，用于將所述第四組測距儀的測量值發送至所述監控平臺，由所述監控平臺計算各監測斷面的第二測點處的隧道凈空變化。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括：

設置于每一監測斷面的拱頂測點以及所述第一組測距儀在所述監測斷面上的投射點處的靶標；以及，設置于所述后視固定測點的靶標。