[發明專利]一種隧道邊墻圍巖內部絕對位移測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202211325605.9
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN116105650A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 韓冰;姜函;馮衛星;劉柳;高桂鳳;祝煥然;王晨星;楊策;楊騰;于明;黎林
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02;G01C5/04
• 代理公司: 西安渭之藍知識產權代理有限公司 61282
• 代理人: 劉振

本發明公開了一種隧道邊墻圍巖內部絕對位移測量裝置及方法，測量裝置包括全站儀、埋設在圍巖內部測點處的第一靜力水準儀、設置在測量孔口處的第二靜力水準儀和鋼絲位移計；鋼絲位移計包括鋼絲測線、滑輪和鋼絲位移計，鋼絲測線固定在第一靜力水準儀的外殼上，鋼絲測線跨過滑輪連接至鋼絲位移計上，實現對測孔內部測點與孔口的距離測量；所述的全站儀設置在隧道內，全站儀瞄準反光貼片，獲取測量孔口處的二維坐標參數。本發明采用組合測量裝置實現對測點絕對位移的精確測量，從而解決現有的圍巖內部絕對位移測量及計算問題，為分析圍巖松動圈、監控圍巖動態變化以及評價圍巖穩定性提供精確的數值支撐。

技術領域

本發明屬于土木工程中隧道施工量測技術領域，具體涉及一種隧道邊墻圍巖內部絕對位移參數的測量裝置和方法，特別是基于激光全站儀、鋼絲位移計和壓差式靜力水準儀的圍巖內部絕對測量裝置和計算方法。

背景技術

圍巖內部位移是隧道監控量測的重要內容之一，是一項復雜的量測項目。圍巖內部位移變化不僅是隧道施工過程中監測圍巖內部位移情況、測試圍巖松動圈范圍、分析圍巖穩定效果的直接依據，更是科學研究中圍巖壓力、地層參數反演分析的重要數據來源。

隧道開挖后，隨著圍巖卸荷而產生彈塑性變形，圍巖擠壓隧道支護結構向凈空方向變形，目前常用的全站儀以及各種單點、多點位移計測量結果僅是圍巖內測點與隧道洞壁之間的相對位移，并非圍巖內部的絕對位移。然而圍巖內部測點位移狀況復雜，隧道邊墻處圍巖內部位移既有水平方向的收斂，又有豎直方向上的下沉，各類位移計局限于量測單一方向的位移，無法排除其他方向的位移對量測結果的影響，進而影響測試結果，量測數據無法客觀反映圍巖內部絕對位移狀況。掌握隧道圍巖內部絕對位移的發展變化，對隧道工程人員判斷圍巖穩定性、分析圍巖松動圈范圍，進而掌握巖土體卸荷變形的時空演化規律等具有十分重要的意義，然而在目前的監測技術條件下，還沒有實現圍巖內部絕對位移測量的案例。因此，亟需提出一種高精度、多維度的隧道圍巖內部絕對位移測量裝置以及相應的位移計算分析模型，以填補這一研究領域的空白。

發明內容

針對隧道圍巖內部絕對位移測量復雜的難題，本發明提出一種由鋼絲位移計、壓差式靜力水準儀和全站儀組成的圍巖內部絕對位移測量裝置，并給出相應的圍巖內部絕對位移計算方法，以解決現有的圍巖內部絕對位移測量及計算問題。

本發明的技術方案如下：

一種隧道邊墻圍巖內部絕對位移測量裝置，包括全站儀、埋設在圍巖內部測點處的第一靜力水準儀、設置在測量孔口處的第二靜力水準儀和鋼絲位移計；所述的第一靜力水準儀和第二靜力水準儀通過水管與外部的儲水箱聯通，實現對內部測點和測量孔口之間豎向位移的測量；

所述的鋼絲位移計包括鋼絲測線、滑輪和鋼絲位移計，所述的鋼絲測線固定在第一靜力水準儀的外殼上，滑輪和鋼絲位移計設置在測量孔口處，鋼絲測線跨過滑輪連接至鋼絲位移計上，實現對測孔內部測點與孔口的距離測量；所述的全站儀設置在隧道內，測量孔口處設置有反光貼片，全站儀瞄準所述的反光貼片，并獲取測量孔口處的二維坐標參數。

上述隧道邊墻圍巖內部絕對位移測量裝置中，第一靜力水準儀、第二靜力水準儀和儲水箱之間聯通有氣管。

上述隧道邊墻圍巖內部絕對位移測量裝置中，在隧道內部設有基準點，全站儀瞄準所述的基準點，并獲取基準點的二維坐標參數。

上述隧道邊墻圍巖內部絕對位移測量裝置中，在內部測點與測量孔口之間設置有保護套管，第一靜力水準儀、鋼絲測線、水管和氣管均設置在保護套管內。

上述隧道邊墻圍巖內部絕對位移測量裝置中，在保護套管與孔壁之間填充水泥砂漿。

上述隧道邊墻圍巖內部絕對位移測量裝置中，第一靜力水準儀的外殼與孔底、外殼與孔壁之間填充有錨固劑或水泥砂漿。

上述隧道邊墻圍巖內部絕對位移測量裝置中，第一靜力水準儀的外殼上設置有錨栓，鋼絲測線通過錨鉤與錨栓連接。