[发明专利]基于倾角传感器的隧道收敛变形建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程建设领域，具体地，涉及一种基于倾角传感器的隧道收敛变形建模方法。

背景技术

随着国家基础设施建设步伐的加快，地铁，铁路、公路隧道，城市过江隧道、输油管线、水利涵洞等大型基建工程安全检测需求日益增长。目前，世界上对隧道工程的安全监测主要采取隧道横截面法向的收敛变形监测。

所谓隧道(尤其是在软土中建造的隧道)收敛变形，是指地铁隧道在营运过程中，由于受到地面、周边建筑物负载及土体扰动、隧道周边工程施工及隧道工程结构施工、地铁列车运行振动等，对隧道产生综合影响而造成的隧道变形，这种形变的变化量小、观测时间长,观测的频率可能是几天观测一次,也可能是每小时一次。而现有完全采用人工测量使得测量的精度和效率都比较低。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于倾角传感器的隧道收敛变形建模方法，以实现抗干扰、高精度的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于倾角传感器的隧道收敛变形建模方法，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。

根据本发明的优选实施例，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)]]>