專利名稱：穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀及監(jiān)測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于地裂縫帶脫空監(jiān)測技術領域，具體涉及一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀及監(jiān)測方法。
背景技術：
地裂縫是一種常見的地質災害，在全世界許多國家都有發(fā)現，例如中國、美國、土耳其、泰國、利比亞。我國地裂縫的分布十分廣泛，隨著城市化進程的加快，地裂縫的發(fā)展具有范圍不斷擴大、危害不斷加重的趨勢。由于地鐵屬于長線工程，不能采取常規(guī)避讓的方法避開地裂縫，因而要求地鐵隧道必須安全地穿越地裂縫。已有的研究發(fā)現，當地裂縫活動時，由于地鐵隧道橫穿地裂縫，隨著地裂縫上盤的沉降，位于上盤的分段地鐵隧道底部近地裂縫處會出現一定范圍的脫空，進而影響整個結構受力性能發(fā)生根本性改變。目前，在穿越地裂縫的隧道底部脫空監(jiān)測中多采用在隧道底部預先埋置一些測試元件，例如電阻式位移計或者壓力盒。當利用壓力盒進行隧道底部脫空范圍的監(jiān)測時，可在隧道底部安裝一到兩排壓力盒，根據讀數變化即可確定隧道底部是否出現脫空現象。壓力盒的接觸壓力趨近于O時，就可斷定壓力盒所在位置的隧道底部已出現脫空現象。但是，由于脫空區(qū)域難以確定，因而如果測試元件布置的密度過小，則會導致測試范圍不夠精確；如果測試元件布置的密度過大，則會導致測試元件之間產生影響，讀數不準確，同時也會使測試成本過高。地質雷達是一種采用高科技手段，以其高分辨率和高準確率，能快速、高效地進行無損檢測，在隧道工程質量檢測中得到廣泛的應用，尤其在工程調查及缺陷探測方面。應用地質雷達，可對脫空區(qū)定期進行探測。但是，由于脫空區(qū)的介質比較復雜，雷達波在脫空區(qū)的波速無法準確給定；其次，第二界面的反射波特征很難確認，從而導致脫空區(qū)的高度無法準確定量。地質雷達不能進行實時監(jiān)測，對隧道底部脫空范圍的形成不能及時預測，并且雷達應用繁瑣，費用較高。通過實時監(jiān)測地裂縫活動時隧道底部的脫空范圍，及時采取預防和補救措施，對地鐵的安全運行具有巨大的技術保障作用。因而，確定隧道底部脫空范圍成為地鐵隧道安全運行監(jiān)控亟待解決的技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀及監(jiān)測方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀，該監(jiān)測儀包括設置于隧道底部近地裂縫處的云臺以及設置于云臺上的激光測距儀。所述監(jiān)測儀還包括脫空監(jiān)控系統，脫空監(jiān)控系統包括與云臺相連的轉向控制器、與激光測距儀相連的數據處理系統以及用于控制激光測距儀啟停的激光控制開關，轉向控制器以及激光控制開關分別與數據處理系統相連。所述監(jiān)測儀還包括設置于云臺上的攝像頭，攝像頭與數據處理系統相連。一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，包括以下步驟:I)在跨地裂縫的分段隧道的底部中心位置預埋連接件，連接件位于所述分段隧道的近地裂縫端，在連接件上安裝云臺，然后將激光測距儀安裝于云臺上；2)利用數據處理系統控制激光測距儀對脫空監(jiān)測數據進行定時自動采集。所述脫空監(jiān)測數據包括縱向脫空范圍以及橫向脫空范圍。所述縱向脫空范圍的采集方法為:通過云臺使激光測距儀沿隧道軸向測量脫空區(qū)域的延伸距離。所述橫向脫空范圍的采集方法為:通過云臺使激光測距儀由原點向左旋轉α °，測得距離I1，然后使激光測距儀由原點向右旋轉α °，測得距離I2，利用公式
權利要求
1.一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀，其特征在于:該監(jiān)測儀包括設置于隧道底部近地裂縫處的云臺(I)以及設置于云臺(I)上的激光測距儀。
2.根據權利要求1所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀，其特征在于:所述監(jiān)測儀還包括脫空監(jiān)控系統(3)，脫空監(jiān)控系統(3)包括與云臺(I)相連的轉向控制器(33)、與激光測距儀相連的數據處理系統(32)以及用于控制激光測距儀啟停的激光控制開關(31)，轉向控制器以及激光控制開關分別與數據處理系統相連。
3.根據權利要求2所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀，其特征在于:所述監(jiān)測儀還包括設置于云臺(I)上的攝像頭(4)，攝像頭(4)與數據處理系統(32)相連。
4.一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)在跨地裂縫的分段隧道的底部中心位置預埋連接件，連接件位于所述分段隧道的近地裂縫端，在連接件上安裝云臺，然后將激光測距儀安裝于云臺上； 2)利用數據處理系統控制激光測距儀對脫空監(jiān)測數據進行定時自動采集。
5.根據權利要求4所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，其特征在于:所述脫空監(jiān)測數據包括縱向脫空范圍以及橫向脫空范圍。
6.根據權利要求5所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，其特征在于:所述縱向脫空范圍的采集方法為:通過云臺使激光測距儀沿隧道軸向測量脫空區(qū)域的延伸距離。
7.根據權利要求5所述一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測方法，其特征在于:所述橫向脫空范圍的采集方法為:通過云臺使激光測距儀由原點向左旋轉α °，測得距離I1，然后使激光測距儀由原點向右 旋轉α °，測得距離I2，利用公式
全文摘要
本發(fā)明提供一種穿越地裂縫帶隧道底部脫空監(jiān)測儀及監(jiān)測方法該監(jiān)測儀包括設置于隧道底部近地裂縫處的云臺以及設置于云臺上的激光測距儀，在跨地裂縫的分段隧道的底部中心位置預埋連接件，在連接件上安裝云臺，然后將激光測距儀安裝于云臺上；利用安裝于數據處理系統內的數據控制軟件控制激光測距儀對脫空監(jiān)測數據進行定時自動采集；本發(fā)明所述監(jiān)測儀利用激光測距儀的測距原理，不僅結構簡單，容易操作、成本低廉，而且可以對脫空區(qū)域進行實時的監(jiān)測，及時獲得脫空區(qū)域的變化情況。
文檔編號H04N5/232GK103115608SQ20131004460
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權日2013年2月4日
發(fā)明者李凱玲, 門玉明, 譚雙良, 呂杰, 吳艷武, 蔣登枝, 王繼陽 申請人:長安大學