【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道监测，特别是涉及一种隧道断面变形监测方法。
技术介绍
1、随着经济的发展，高海拔、高烈度地震区、大埋深超长隧道将越来越多，隧道建设面临的硬岩岩爆、软岩大变形、高地温、活动断裂、超高压富水断裂等不良地质问题也越来越突出。目前，隧道与地下工程规模逐年增加，隧道运营维养需求远超现有维养能力，运维和病害监测推广非常有必要。现有技术中，对于运营隧道工程断面的安全监测主要采取激光测距仪进行，其原理是在隧道横断面的拱顶及侧墙上布置反射片，在侧墙安装激光测距仪，分别照射到拱顶及另一侧侧墙的反射片上，通过激光测距直接得到激光测距仪到侧墙的距离以及激光测距仪到拱顶的距离。但是该方法中，拱顶沉降量需要使用夹角转化，且激光测距仪本身精度有限，从而导致测量精度不够。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种隧道断面变形监测方法，以解决隧道断面变形测量中，由于倾角传感器精度有限导致监测精度不高的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下。
3、一种隧道断面变形监测方法，其特征在于包括如下步骤：
4、s1、在待监测的隧道横断面上沿衬砌环向设置m个监测点，在每个监测点上锚固安装一根竖向设置的锚固杆，且锚固杆从上至下设置有上铰接点和下铰接点，其中m≥2；
5、s2、沿隧道环向，将两个长度可自由伸缩的测量臂的首端分别与第n根锚固杆的上铰接点和下铰接点连接，而末端均与第n+1根锚固杆的上铰接点连接，直至所有相邻的两个锚固
6、s3、监测所有相邻两个锚固杆之间即第n根锚固杆与第n+1根锚固杆之间所连接两个测量臂的长度变化，并根据第n根锚固杆上的上铰接点和下铰接点之间的距离，计算出第n个监测点相对于第n+1个监测点的坐标值改变量，从而获得所有监测点相对于沿隧道环向与之相邻的监测点的相对坐标值改变量；
7、s4、根据步骤s3获得的所有监测点的相对坐标值改变量，经过数据处理分析软件在计算机上显示各监测点坐标值的相对坐标值改变量并自动输出数据报表或绘制出变形曲线，以对隧道断面变形进行监测和预警。
8、优选的，所述锚固杆的设置根数m为5～11。
9、优选的，所述锚固杆通过膨胀螺钉安装在监测点上。
10、优选的，所述测量臂包括滑动套筒，与滑动套筒同轴滑动连接的安装臂，一端与滑动套筒连接另一端与安装臂连接位移计；所述位移计用以监测滑动套筒与安装臂连接形成测量臂的长度。
11、优选的，所述位移计与滑动套筒和安装臂通过安装块连接，所述安装块包括开有两个安装孔的长方体块体和锁紧螺钉。
12、优选的，所述位移计的输出信号传输至远端数据采集系统，以采集和监测所有相邻两个锚固杆之间两个测量臂的长度变化数据。
13、优选的，所述步骤s3中，通过以下方式计算第n个监测点相对于第n+1个监测点的坐标值改变量△lnx和△lny：
14、
15、
16、式中：
17、△lnx为隧道发生形变之后，第n个监测点相对于第n+1个监测点的横坐标改变量；
18、△lny为隧道发生形变之后，第n个监测点相对于第n+1个监测点的纵坐标改变量；
19、an0为隧道发生形变之前，连接于第n根锚固杆的上铰接点与第n+1根锚固杆的上铰接点之间的测量臂初始长度；
20、an1为隧道发生形变之后，连接于第n根锚固杆的上铰接点与第n+1根锚固杆的上铰接点之间的测量臂伸缩后的长度；
21、bn0为隧道发生形变之前，连接于第n根锚固杆的下铰接点与第n+1根锚固杆的上铰接点之间的测量臂初始长度；
22、bn1为隧道发生形变之后，连接于第n根锚固杆的下铰接点与第n+1根锚固杆的上铰接点之间的测量臂伸缩后的长度；
23、cn为第n根锚固杆中上铰接点和下铰接点之间的距离。
24、本专利技术的有益效果如下：
25、1)本专利技术通过在隧道横断面上沿衬砌环向设置监测点，以及在监测点上锚固竖向设置的锚固杆，并用长度可自由伸缩的测量臂连接相邻的锚固杆，从而可形成一个反应隧道横断面变形情况的测量环，当隧道在运营期中因外界岩土体等其他外力作用下产生形变时，可通过检测监测点的位移情况进而获取隧道整体变形情况，并且这些变形最终可解析为监测点的相对坐标值改变量，而该相对坐标值改变量可利用位移计检测测量臂的长度变化而直接精确测算获得，从而大幅提高了隧道断面变形监测的精度和准确性。
26、2)由于位移计的精度大多在千分之一，即使100mm的大量位移计也能有0.1mm的精度。而利用激光测距仪监测隧道断面变形，由于需要使用夹角转化，而倾角传感器普遍只有0.1°的精度，因此，本专利技术利用位移计替代倾角传感器能实现更高精度的监测。
27、3)本专利技术方法的实施步骤简单，且所使用的设备造价低康，容易获得，并能提高隧道断面变形监测的精度，具有较好的推广和实用价值。
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1.一种隧道断面变形监测方法，其特征在于包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种隧道断面变形监测方法，其特征在于，所述锚固杆的设置根数m为5～11。
3.如权利要求1所述的一种隧道断面变形监测方法，其特征在于，所述锚固杆通过膨胀螺钉安装在监测点上。
4.如权利要求1所述的一种隧道断面变形监测方法，其特征在于，所述测量臂包括滑动套筒，与滑动套筒同轴滑动连接的安装臂，一端与滑动套筒连接另一端与安装臂连接位移计；所述位移计用以监测滑动套筒与安装臂连接形成测量臂的长度。
5.如权利要求4所述的一种隧道断面变形监测方法，其特征在于，所述位移计与滑动套筒和安装臂通过安装块连接，所述安装块包括开有两个安装孔的长方体块体和锁紧螺钉。
6.如权利要求4所述的一种隧道断面变形监测方法，其特征在于，所述位移计的输出信号传输至远端数据采集系统，以采集和监测所有相邻两个锚固杆之间两个测量臂的长度变化数据。
7.如权利要求1所述的一种隧道断面变形监测方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过以下方式计算第n个监测点相对于第n+1个监测点的
...【技术特征摘要】
1.一种隧道断面变形监测方法，其特征在于包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种隧道断面变形监测方法，其特征在于，所述锚固杆的设置根数m为5～11。
3.如权利要求1所述的一种隧道断面变形监测方法，其特征在于，所述锚固杆通过膨胀螺钉安装在监测点上。
4.如权利要求1所述的一种隧道断面变形监测方法，其特征在于，所述测量臂包括滑动套筒，与滑动套筒同轴滑动连接的安装臂，一端与滑动套筒连接另一端与安装臂连接位移计；所述位移计用以监测滑动套筒与安装臂连接形成测量臂的长度。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：张腾，张红卫，郭弘宇，周闽，王宏誉，雷润杰，
申请(专利权)人：中国建设基础设施有限公司，
类型：发明
国别省市：
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