一种隧道监控量测改进型切线角预警方法技术

本发明专利技术提供一种隧道监控量测改进型切线角预警方法，包括以下步骤：对隧道监控点位的变形量进行持续监测，获得n+1组按监测时间先后顺序排列的监测时间t‑累积位移s的监测数据；获得与每个监测时间t

【技术实现步骤摘要】
一种隧道监控量测改进型切线角预警方法
本专利技术属于雷达数据处理
，具体涉及一种隧道监控量测改进型切线角预警方法。
技术介绍
隧道监控量测是新奥法施工的三大要素之一，隧道施工通过监控量测结果，进行信息化施工，最大限度地利用围岩自承作用，从而使隧道施工处于动态管理体系之中。监控量测的目的是：在隧道施工过程中，对围岩和支护结构变形状态，通过对隧道拱顶下沉以及周边收敛进行监测，据此了解隧道围岩及支护结构变形的发展趋势，对围岩稳定性作出判断，为隧道施工提供依据。隧道监控量测工作主要原理为：通过收敛计、水准仪、全站仪、激光断面仪等测量仪器，对安装在隧道拱腰、拱顶测点处的预埋件进行量测，并将测量仪器测量的累积位移数据与隧道监测断面预留变形量对比进行预警。目前，通常采用以下规则进行预警：表1监控量测预警规则根据上表，预留变形量是非常重要的因素，根据隧道类型和围岩级别，预留变形量目前通常设置规则如下：表2预留变形量(mm)采用此方法具有以下问题：根据表1预警规则和表2预留变形量设置规则，隧道监控量测的预留变形量设置和围岩级别的判定非常重要，但不同围岩级别预留变形量设置区间较大，以三车道隧道Ⅲ围岩级别为例，可按30～80mm区间任意值进行设置，往往需要根据施工经验进行设置，会出现当预留变形量设置过大无法及时预警，预留变形量设置过小时又常发生误报的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种隧道监控量测改进型切线角预警方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种隧道监控量测改进型切线角预警方法，包括以下步骤：步骤1，对隧道监控点位的变形量进行持续监测，获得n+1组按监测时间先后顺序排列的监测时间t-累积位移s的监测数据，表示为：(t0，s0)，(t1，s1)，...,(tn，sn)；其中，累积位移s是指：隧道监控点位从初始状态到当前监测时间t的总位移；步骤2，采用以下公式，获得与每个监测时间ti对应的位移变化量Δsi，其中，i＝1，2，...，n：Δsi＝si-si-1步骤3，采用以下公式，获得与每个监测时间ti对应的位移速率Vi：Vi＝Δsi/Δti其中：Δti＝ti-ti-1，代表监测时间间隔；步骤4，对位移速率V1，V2，...，Vn的变化趋势进行整体综合分析，确定等速变形阶段对应的时间段为[ta，tb]；其中，ta，tb分别为等速变形阶段的起始时间和终止时间；步骤5，采用下式，对时间段[ta，tb]对应的各个位移速率V求算术平均值，得到等速变形阶段平均速率步骤6，采用以下公式，获得与每个监测时间ti对应的位移时间纲量Ti：步骤7，采用以下公式，获得与每个监测时间ti对应的切线角αi：其中：π是圆周率；步骤8，预设置切线角预警规则，对每个监测时间ti对应的切线角αi进行分析，判断是否满足切线角预警规则，如果满足，则进行对应等级的切线角预警。优选的，步骤8具体为：步骤8.1，预设置切线角预警规则为：预设置切线角第一等级预警范围和切线角第二等级预警范围；步骤8.2，如果切线角αi在切线角第一等级预警范围内，则进行切线角第一等级预警；如果切线角αi在切线角第二等级预警范围内，则进行切线角第二等级预警。本专利技术提供的隧道监控量测改进型切线角预警方法具有以下优点：本专利技术提供一种隧道监控量测改进型切线角算法，本专利技术不将速率设为切线角，而是通过s-t坐标进行适当的变化处理进行量纲统一，并按照转换后的量纲进行预警，提高隧道监控量测预警的准确性。附图说明图1为本专利技术提供的隧道监控量测改进型切线角预警方法的流程示意图；图2为隧道监控量测完整的变化过程；图3为未拉伸情况下的切线角示意图；图4为横坐标轴收缩之后的切线角示意图；图5为横坐标轴拉伸之后的切线角示意图；图6为经变换后的隧道监控量测T-t变形曲线图；图7为拱顶下沉s-t时间位移曲线图；图8为监控量测拱顶下沉改进型切线角示意图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。针对现有技术存在的问题，本专利技术采用改进型切线角方法进行预警，重点关注隧道监控量测的加速变形，通过预警切线角模型将隧道监控量测变形数据量化，并可自动识别及判定不同切线角情况下隧道变形的不同阶段：初步变形、匀速变形、加速变形，最后通过加速变形进行预警。本专利技术提出的一种改进型切线角的预警方法，可用于隧道监控量测不同变形阶段的预警。切线角即为速率，或者叫速度，当监控量测发生加速变形时，速率会变大，即切线角变大。图2为隧道监控量测完整的变化过程，总共分为三个阶段：初始变形阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段。其中，匀速变形阶段，速度v与位移s呈明显线性关系，即s＝vt；其中，t为时间。初始变形阶段和加速变形阶段的速度和位移呈非线性关系。传统的切线角就是位移的变化率，即速度v。但是，图2存在s-t量纲不统一的问题，导致在不同时间段下切线角不一致。具体的，如图3所示，为未拉伸情况下的切线角。如图4所示，为横坐标轴收缩之后的切线角。如图5所示，为横坐标轴拉伸之后的切线角。从图3和图5可以看出，B位置的横坐标和纵坐标相等，但是B位置对应的切线角却不相同，图3中B位置切线角为82度。图5中B位置切线角为85度。同样的，从图4和图5可以看出，A位置的横坐标和纵坐标相等，但是A位置对应的切线角却不相同，图4中A位置切线角为87度。图5中A位置切线角为79度。因此，相同的横坐标和纵坐标数据，在坐标轴拉伸或者收缩之后，计算得到的切线角角度数据是不同的，由此导致切线角计算的不准确性，因此，无法有效根据此种方法计算得到的切线角进行监控量测的预警。为了解决量纲不统一而导致的切线角计算结果不准确的问题，本专利技术提供一种隧道监控量测改进型切线角算法，本专利技术不将速率设为切线角，而是通过s-t坐标进行适当的变化处理进行量纲统一，并按照转换后的量纲进行预警，提高隧道监控量测预警的准确性。本专利技术提供一种隧道监控量测改进型切线角预警方法，可用于隧道监控量测不同变形阶段的预警，参考图1，包括以下步骤：步骤1，对隧道监控点位的变形量进行持续监测，获得n+1组按监测时间先后顺序排列的监测时间t-累积位移s的监测数据，表示为：(t0,s0),(t1,s1),...,(tn,sn)；其中，累积位移s是指：隧道监控点位从初始状态到当前监测时间t的总位移；步骤2，采用以下公式，获得与每个监测时间ti对应的位移变化量Δsi，其中，i＝1,2,...,n：Δsi＝si-si-1步骤3，采用以下公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道监控量测改进型切线角预警方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，对隧道监控点位的变形量进行持续监测，获得n+1组按监测时间先后顺序排列的监测时间t-累积位移s的监测数据，表示为：(t

【技术特征摘要】
1.一种隧道监控量测改进型切线角预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对隧道监控点位的变形量进行持续监测，获得n+1组按监测时间先后顺序排列的监测时间t-累积位移s的监测数据，表示为：(t0，s0)，(t1，s1)，...，(tn，sn)；其中，累积位移s是指：隧道监控点位从初始状态到当前监测时间t的总位移；
步骤2，采用以下公式，获得与每个监测时间ti对应的位移变化量Δsi，其中，i＝1，2，...，n：
Δsi＝si-si-1
步骤3，采用以下公式，获得与每个监测时间ti对应的位移速率Vi：
Vi＝Δsi/Δti
其中：Δti＝ti-ti-1，代表监测时间间隔；
步骤4，对位移速率V1，V2，...，Vn的变化趋势进行整体综合分析，确定等速变形阶段对应的时间段为[ta，tb]；其中，ta，tb分别为等速变形阶段的起始时间和终止时间；
步骤5，采用下式，对时间段...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾健，罗毅，谢寿珠，苏建坤，
申请(专利权)人：云南航天工程物探检测股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53