[发明专利]基于倾角传感器的隧道收敛变形建模方法

权利要求书

1.一种基于倾角传感器的隧道收敛变形建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将隧道的截面圆弧分为六个不同弧长的圆弧，在截面圆弧与六个圆弧的弦的交点中设定一个相对不动点A，其余五个点分别标记为B、C、D、E、F；

步骤2、在上述六个圆弧每条弧上安装特殊材质的弹片，且该弹片不存在弹性形变，即每一段弧不会发生形变；

步骤3、初始化模型后得到各点坐标和各弦的初始角度，使用二维倾角传感器测量除去底部弧的其它五个弧上的角度变化值；

步骤4、根据二维倾角传感器测量的角度变化值和对应弧的弦长以及不动点A，构建出B、C、D、E、F五个点变形后的新空间坐标点；

步骤5、根据上述变形后的新空间坐标点和不动点A的坐标点构造出变形后的隧道的截面圆弧，完成隧道收敛变形建模。

2.根据权利要求1所述的基于倾角传感器的隧道收敛变形建模方法，其特征在于，所述步骤4中构建出B、C、D、E、F五个点变形后的新空间坐标点，具体如下：

设定五条弧上的角度变化值分别为：Δθ_FA、Δθ_EF、Δθ_DE、Δθ_CD、Δθ_BC，五条弧的原始角度分别为：θ_FA、θ_EF、θ_DE、θ_CD、θ_BC，以弧FA为例，当θ_FA变化后得到一个新的角度θ_F′A=θ_FA+Δθ_FA，由于A点是不动点，F点的新坐标根据新的角度结合A点的坐标和弦长|FA|：

xF′=xA+|FA|×cos(θFA+ΔθFA)yF′=yA+|FA|×sin(θFA+ΔθFA)]]>

|FA|为弦|FA|的长度，x_F′、y_F′为点F的新坐标，x_A、y_A为点A的坐标；

同理，得出B、C、D、E变形后的坐标，

xE′=xF′+|EF|×cos(θEF+ΔθEF)yE′=yF′+|EF|×sin(θEF+ΔθEF)xD′=xE′+|DE|×cos(θDE+ΔθDE)yD′=yE′+|DE|×sin(θDE+ΔθDE)xC′=xD′+|CD|×cos(θCD+ΔθCD)yC′=yD′+|CD|×sin(θCD+ΔθCD)xB′=xC′+|BC|×cos(θBC+ΔθBC)xB′=yC′+|BC|×sin(θBC+ΔθBC)]]>

根据上述变形后的坐标点、弦长和对应的圆心角，画出弧线，得出变形后的图形。

3.根据权利要求2所述的基于倾角传感器的隧道收敛变形建模方法，其特征在于，还包括以下步骤，因测量值中存在误差，从而导致最后测量弦长即|AB|的长度与原长度不一致，利用平差计算，把|AB|的弦长变化值按设定的权值分配到五个点的位移向量中去，使得各弦长长度不变，计算得出五个点的新坐标，然后计算出B、C、D、E、F五个点中位移最大值。