[發明專利]基于靜力水準儀的隧道全縱向地表沉降監測系統及方法

有效

• 申請號: 202110659823.5
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113375633B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 遲德超;孫春剛;田曉陽;郭瑞鵬;羅彥斌;高韜;牟江亭;陳輝;李光明;羅華;周長新;夏清
• 申請（專利權）人: 山東高速工程建設集團有限公司;長安大學
• 主分類號: G01C5/04
• 分類號: G01C5/04;G01C15/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 郭秉印

本發明公開了一種基于靜力水準儀的隧道全縱向地表沉降監測系統及方法，監測系統包括起點靜力水準儀單元、終點靜力水準儀單元和從測量起始點至處理終止點依次級聯排布的m套中間靜力水準儀單元；其中起點靜力水準儀單元和終點靜力水準儀單元分別沿隧道截面橫向布置于隧道進口和出口洞頂地表，中間靜力水準儀單元沿隧道長度方向縱向排布于洞頂地表；本發明通過監測獲取各測點之間的相對沉降量，并與已知沉降量相加，得到各測點絕對沉降量，具有操作簡便，監測精度高，可實現地表全縱向沉降自動化監測，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于隧道工程監測領域，用于對隧道地表沉降進行自動化監測，具體為一種基于靜力水準儀的隧道全縱向地表沉降監測方法。

背景技術

隧道施工引起的洞頂地表沉降監測是監控量測的必測項目，可有效預防隧道上覆土開裂和沉陷等問題。同時，對隧道洞頂地表縱向沉降進行監測和研究，可為隧道深淺埋界定提供數據支撐，可判別松散荷載和塑性圈的范圍，進而對隧道洞口段長度和支護措施進行優化，但目前對隧道洞頂地表縱向沉降規律的研究和實測數據較少。

壓差式靜力水準儀由于其高精度、小體積、操作簡便、自動化等優點，在沉降監測中應用較多，其內部由超高精度壓力芯體和電路模塊構成，精度可達到0.1～0.5mm以內。一般由水箱、連接管、靜力水準儀測點、靜力水準儀基準點和基座組成，其中基準點和水箱位于同一基座。將多個靜力水準儀測點通過水管連接，后對端部水箱進行注水，排空氣泡并封堵尾部測點，完成裝置安裝。通過水箱內液面和儀器內部壓力芯片進行壓差高度監測，當靜力水準儀測點發生沉降時，壓力芯片所測得的壓差高度會增高，進而通過換算得到相應沉降量。

但靜力水準儀的壓力芯片具有一定量程，一般為1～5米高差，超過量程將無法監測，因此無法對大高差和長距離隧道地表進行監測。

發明內容

本發明的目的在于，對隧道開挖引起的地表沉降實現全縱向全過程自動化監測，提供了一種基于靜力水準儀的隧道全縱向地表沉降監測系統和方法。

本發明的技術方案如下：

一種基于靜力水準儀的隧道全縱向地表沉降監測系統，包括起點靜力水準儀單元、終點靜力水準儀單元和從測量起始點至處理終止點依次級聯排布的m套中間靜力水準儀單元；其中起點靜力水準儀單元和終點靜力水準儀單元分別沿隧道截面橫向分布在待測隧道進口和出口的上方地表，中間靜力水準儀單元沿隧道長度方向縱向排布在待測隧道上方地表；

所述的起點靜力水準儀單元包括通過連接管連通的p只靜力水準儀測點和一號水箱、一號靜力水準儀基準點，所述的一號水箱和一號靜力水準儀基準點設置在同一只混凝土基座上，以實現共同沉降；

所述的終點靜力水準儀單元包括通過連接管連通的q只靜力水準儀測點和二號水箱、二號靜力水準儀基準點；所述的二號水箱和二號靜力水準儀基準點設置在同一只混凝土基座上，以實現共同沉降；

所述的一號水箱、一號靜力水準儀基準點、二號水箱和二號靜力水準儀基準點的絕對沉降量已知；

所述每套中間靜力水準儀單元包括通過連接管連通的n只靜力水準儀測點和1個高位水箱；

所述第1套中間靜力水準儀單元起始點的靜力水準儀測點與起點靜力水準儀單元中任意一只靜力水準儀測點，即起始轉換測點，處于同一只混凝土基座上，以實現共同沉降；

所述第i套中間靜力水準儀單元的第1只靜力水準儀測點與第i-1套中間靜力水準儀單元的第n只靜力水準儀測點、水箱處于同一只混凝土基座上，以實現共同沉降；

所述第m套中間靜力水準儀單元最后一只靜力水準儀測點與終點靜力水準儀單元中任意一只靜力水準儀測點，即終止轉換測點，處于同一只混凝土基座上，以實現共同沉降；

其中m，n，p，q，i均為不小于3的正整數，i＝1～m。