[發明專利]一種基于靜力水準儀的隧道管棚超前支護狀態測試方法

在審

• 申請號: 202211008768.4
• 申請日: 2022-08-22
• 公開（公告）號: CN115342778A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 張志強;朱星宇;鄭傳恬;魏嘉;張洋;許芃
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01C5/04
• 分類號: G01C5/04
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 付紅梅;李安霞

本發明公開一種基于靜力水準儀的隧道管棚超前支護狀態測試方法，步驟為：S1：確定管棚上壓差式靜力水準儀觀測點布置圖；S2：建立基于靜力水準儀的監測系統，安裝監測設備；S3：選取一個靜力水準儀為基準點，通過采集箱采集基準點和各觀測點液位值，計算各個階段各觀測點位移測試結果；S4：根據三次樣條曲線插值原理，對測試結果進行插值，得到管棚的撓度函數；S5：根據材料力學中構件曲率與彎矩的關系，得到管棚任一點的彎矩函數。本發明不僅能掌握管棚整體變形情況，還可進一步計算得到管棚的內力，對管棚受力狀態進行評估；且本發明的方法不受溫度、濕度的影響，同時適用于普通段和特殊及不良地質段的管棚變形及內力測試。

技術領域

本發明涉及隧道建設施工技術領域，具體涉及一種基于壓差式靜力水準儀的管棚測試方法。

背景技術

隧道修建過程中將不可避免地穿越特殊及復雜地質區域，在穿越不良地質段時，超前支護是保證人員安全和施工順利進行的必要手段，例如超前管棚、超前小導管等。超前管棚支護在穩定開挖圍巖的同時，也產生了相應的變形，為合理評估施工過程中坑道安全風險，需要對超前支護的變形、內力進行監測，以反映超前支護和圍巖的狀態。中國發明專利申請CN 102889874 A公開了一種用于隧道管棚支護變形測試的裝置及其使用方法，通過布置水平測斜管以及在水平測斜管內設置固定滑輪，使得水平測斜儀可沿水平測斜管移動來測定其斜度，達到了實時監控隧道拱頂變形的目的；在鋼管內安裝鋼筋計，通過鋼筋計對鋼管內力的測試，間接反映出管棚內力隨隧道施工的變化情況。上述專利需要通過水平測斜儀和鋼筋計分布測試，以反饋管棚的變形和受力情況，成本高，且不能反映管棚變形的趨勢。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種簡單的、可獲得隧道開挖至不同斷面時的管棚變形、彎矩情況的基于靜力水準儀的隧道管棚超前支護狀態測試方法。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于靜力水準儀的隧道管棚超前支護狀態測試方法，步驟為：

S1：確定管棚上壓差式靜力水準儀觀測點布置圖；

S2：建立基于靜力水準儀的監測系統，安裝監測設備；所述監測系統包括采集組件、采集箱、云服務平臺和監控主機；所述采集組件置于管棚中，包括多個等間距布置的靜力水準儀，多個靜力水準儀間相互連通并連通儲液箱，所述儲液箱的安裝位置高于靜力水準儀的位置；多個所述靜力水準儀與采集箱電性連接；所述采集箱與云服務平臺通訊連接，所述監控主機與云服務平臺通信連接；

S3：選取一個靜力水準儀為基準點，通過采集箱采集基準點和各觀測點液位值，計算各個階段各觀測點位移測試結果；

S4：根據三次樣條曲線插值原理，對測試結果進行插值，得到管棚的撓度函數；

S5：根據材料力學中構件曲率與彎矩的關系，得到管棚任一點的彎矩函數。

進一步地，在步驟1中，所述觀測點不少于10個。

進一步地，在步驟S2中，監測設備安裝包括：

S21、靜力水準儀安裝：靜力水準儀按固定間距布置，由三根鋼筋組成的鋼架固定；

S22、儲液箱安裝：儲液箱安裝的位置根據量程要高于系統中的任意一臺靜力水準儀的位置；

S23、通液管、線纜安裝：按各觀測點之間及儲液箱的管線路長度順序鋪放通液管、線纜；

S24、充液：使用水泵對已連通通液管進行充液，充液時尾端排氣口先松開，當充液完成，并從尾端排氣口流出時，鎖緊排氣口，并將首端連接到儲液罐；

S25、通氣管安裝；

S26、將連接和固定好的靜力水準儀置于管棚內部；