[發明專利]一種在線監測地下單獨空間地表沉降變形的方法

有效

• 申請號: 201711136612.3
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107747936B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 孟達;王濤;高文生;彭凱貝;馮文辰;萬征;劉曉宇;侯岳峰
• 申請（專利權）人: 北京雷雨達科技有限公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01B21/32
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種在線監測地下單獨空間地表沉降變形的方法，包括以下步驟：(1)通過陣計算得到沉降槽曲線；(2)橫截面上選橫向測點陣列；(3)縱剖面上布置縱向測點列；(4)在各橫、縱向測點陣列位置處開挖一定長、寬、高尺寸的長方形鉆孔，將保護井放入孔洞中，并注入快凝混凝土，將MEMS傾角傳感設備放入其中；(5)各MEMS傾角傳感設備自動測量傾斜角度，通網絡發送到終端；(6)終端自動無線接收測量數據，解譯后再發送給隧道云監測服務器；(7)服務器在線完成監測數據的接收、存儲、處理、分析、報警、可視化展現功能。本發明的監測方法可實現全程智能化測量，并且測量精度高，安裝簡單。

技術領域

本發明涉及地下空間領域，具體是一種在線監測地下單獨空間地表沉降變形的方法。

背景技術

隨著我國經濟和社會的不斷發展，交通基礎設施建設規模逐步擴大，隧道數量和里程逐漸增多。截止2010年，我國已建鐵路隧道總長度超過7000km、公路隧道5000km，地鐵線路1400km。預計至2020年，我國還將規劃建設隧道5000座，總長度9000公里以上。我國已成為世界上隧道最多、最復雜、發展最快的國家。

隧道施工特別是掘進過程會產生圍巖擾動效應，從而引發隧道拱頂沉降和周邊收斂，地表也會發生沉降和變形。在人口密集、建筑設施密布的城市中進行隧道施工時，由于周邊建筑物及地下管線眾多，隧道施工過程中產生的地層沉降易導致地表建構筑物傾斜，甚至開裂倒塌，存在很多風險隱患，事故頻發。因此，隧道地表沉降變形監測已成為隧道信息化施工的重要組成部分，是及時了解隧道施工對地表的影響，進而有效控制隧道安全、保護地上建筑物的重要手段。

傳統的隧道地表沉降變形監測方法通常采用幾何水準測量方法或三角高程測量方法，使用全站儀、水準儀和水準尺等測量儀器沿隧道開挖方向逐點、逐斷面的測量。這種測量方法存在以下缺點：1)需要技術人員到現場人工測量，不僅現場操作繁復、耗時費力，而且人為因素對量測精度的影響較大；2)城市隧道通常沿主干公路線修建，路面交通繁忙，環境復雜，影響因素眾多，測量場地狹窄，并且常常需要夜間實施外業測量，光線微弱，導致測量的可靠度和靈敏度不高；3)每個斷面僅測量有限幾個點位，很難準確反映整個斷面的變形狀態；4)通常采用文件管理和人工計算方式處理現場監測數據，無法實現數據庫管理、共享和原始數據追溯，導致分析效率低下，數據真實性得不到保證。因此，傳統監測方法已無法滿足現代隧道施工及運營對自動化、信息化監控量測技術的需求。

近年來，隨著計算機、物聯網及無線通訊技術的不斷發展，隧道地表沉降監測正在實現人工測量到自動化監測的跨越。壓阻式靜力水準儀、自動全站儀及分布式光纖應變監測等自動化監測設備已被用于隧道地表沉降自動化監測項目中。但上述監測設備存在成本高、安裝困難等缺點，在實際工程中很少應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在線監測地下單獨空間地表沉降變形的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種在線監測地下單獨空間地表沉降變形的方法，是利用分布式MEMS傾角傳感設備陣列在線監測地下單獨空間地表沉降變形的方法，包括以下步驟：

(1)根據開挖的地下空間影響范圍內的工程地質情況，進行理論計算及預測，得到橫剖面和縱向剖面的沉降槽曲線，在曲線反彎點和陡降段布置測點；

(2)在地下單獨空間地表垂直于對稱軸的橫截面上，在傾斜角度突變區優選橫向測點陣列；

(3)在地下單獨空間地表沿對稱軸的縱剖面上，開挖初期按縱剖面曲線的反彎點和陡降段布置測點，該區域進入穩定沉降之后按一定間距均勻布置縱向測點陣列；

(4)在各橫向測點陣列、縱向測點陣列位置處開挖一定長、寬、高尺寸的長方形鉆孔，將預制保護井放入孔洞中，在其內注入快凝混凝土，并將其表面調整滿足MEMS傾角傳感設備要求的平整度，待強度滿足要求時，將MEMS傾角傳感設備放入其中；