[發明專利]一種隧道沉降變形預測方法

在審

• 申請號: 202110636688.2
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113378269A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 崔達;張永杰;邱斌;黃思凝
• 申請（專利權）人: 中交隧道工程局有限公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13
• 代理公司: 濟南光啟專利代理事務所(普通合伙) 37292
• 代理人: 衣明春

1.一種隧道沉降變形預測方法，其特征在于；包括以下步驟：

步驟1：選擇監測點，預設沉降變形特征研究裝置；

根據隧道的工程地質情況，進行多排及多層的沉降理論計算，得到沉降變形計算曲線，選取沉降變形計算曲線的反彎點及陡降段，作為監測點A；同時，選取任意兩個相鄰的結構段之間的結構縫的中心線處，作為監測點B；在監測點A和監測點B兩處均設置沉降變形特征研究裝置，形成多監測線路；

步驟2：預測系統初始化設置；

預測系統包括有設備模塊和電子模塊，所述設備模塊包括有沉降變形特征研究裝置，所述電子模塊包括有控制器CPU；預測系統以讀取管理文件的方式定義監測周期、監測點A和監測點B的采樣周期，以讀取數據文件的方式獲取監測點A和監測點B的初始絕對位置數值；所有預測系統內部變量、監測點A和監測點B控制狀態復位；

步驟3：預測系統進行沉降變形自動監測；

預測系統控制沉降變形特征研究裝置中的距離傳感器、車輛檢測器和溫度傳感器分別工作，預測系統根據距離傳感器采集的信息計算出監測點A和監測點B的沉降值；根據車輛檢測器采集的信息計算出隧道的車流量；根據溫度傳感器采集的信息計算出隧道各處的溫度值；距離傳感器、車輛檢測器和溫度傳感器分別自帶電源，在無人值守情況下自動采集相關信息，通過Zigbee無線自組網絡發送到數據采集模塊；

步驟4：控制器CPU分析處理監測數據；

數據采集模塊在無人值守情況下，自動無線接收來自各距離傳感器、車輛檢測器和溫度傳感器的監測數據，并將監測數據發送給控制器CPU，控制器CPU將監測數據發送給數據計算模塊、數據分析處理模塊和SD-RAM存儲模塊；數據計算模塊和數據分析處理模塊解譯處理后重新封裝，將重新封裝的監測數據發送給控制器CPU；控制器CPU按照TCP/IP協議格式發送給云服務器；

步驟5：云服務器建立實際沉降變形曲線，生成預測沉降變形曲線；

云服務器在線完成隧道沉降變形監測數據的接收、存儲、處理分析，根據沉降值、車流量、溫度值和監測時間，建立該斷面的實際沉降變形曲線，并根據實際沉降變形曲線，預測后期一段時間內的預測沉降變形曲線；再通過GPRS/4G/5G無線通訊網絡，按照TCP/IP協議格式，將預測沉降變形曲線數據發送給控制器CPU，控制器CPU將預測沉降變形曲線數據發送給預警監測模塊，預警監測模塊實時進行預警監測。

2.根據權利要求1所述的一種隧道沉降變形預測方法，其特征在于；所述控制器CPU的型號為S3C2440微處理器；

控制器CPU內部分別連接于數據分析處理模塊、數據計算模塊、SD-RAM存儲模塊、預警監測模塊和時鐘模塊；

控制器CPU外部分別連接于RS485串接口、USB接口、數字I/O接口、電源模塊、復位電路、外設設備接口和數據采集模塊；其中，USB接口連接于外設數據接口；數據采集模塊經由Zigbee無線自組網絡連接于距離傳感器、車輛檢測器和溫度傳感器。

3.根據權利要求1所述的一種隧道沉降變形預測方法，其特征在于；隧道本體(1)內設置有與地面固定安裝的支撐底座(2)，所述隧道本體(1)頂部設置有減緩沖擊的緩沖管(4)，所述緩沖管(4)頂部設置有連接座(3)，所述連接座(3)遠緩沖管(4)端固定安裝有距離傳感器(8)，所述距離傳感器(8)側面設置有顯示器，所述距離傳感器(8)側面滑動連接有滑塊(14)，所述滑塊(14)遠位移下端面安裝有距離傳感器發射端(9)，所述距離傳感器(8)底部安裝有距離傳感器接收端(15)，所述滑塊(14)頂部設置有與隧道本體(1)頂部保持固定的錨釘(13)。

4.根據權利要求3所述的一種隧道沉降變形預測方法，其特征在于；所述支撐底座(2)通過固定板(6)與緩沖管(4)連接，所述固定板(6)通過螺桿(5)與支撐底座(2)螺紋連接。

5.根據權利要求4所述的一種隧道沉降變形預測方法，其特征在于；所述固定板(6)與緩沖管(4)連接處設置有緩沖墊(7)。