[发明专利]一种隧道安全监测系统

权利要求书

1.一种隧道安全监测系统，其特征在于，在隧道内沿隧道开挖方向上设置有若干个监测断面，该隧道安全监测系统包括：

设置于每一监测断面的第一测点上的若干组测距仪，以及与各测距仪连接的通信模块，与所述通信模块连接的监控平台；

每一监测断面的第一测点上设置的若干组测距仪中，设置第一组测距仪的测距方向为水平方向；设置第二组测距仪的测距方向对准所述监测断面的拱顶测点；针对所述监测断面的第一测点上设置的第三组测距仪，若所述监测断面并非隧道施工过程中所需监测的首个监测断面，则设置所述第三组测距仪的测距方向对准所述监测断面的前一相邻监测断面的拱顶测点；若所述监测断面为隧道施工过程中所需监测的首个监测断面，则设置所述第三组测距仪的测距方向对准位于所述监测断面前的后视固定测点；其中，所述前一相邻监测断面至所述监测断面的方向为所述隧道开挖方向；

每一监测断面的第一测点上设置的测距仪将测量值通过所述通信模块发送至所述监控平台，由所述监控平台根据接收的各测量值计算各监测断面的第一测点处的隧道净空变化及拱顶下沉。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控平台根据接收的各测量值计算各监测断面的第一测点处的隧道净空变化，包括：

监控平台根据每一监测断面的第一测点处设置的第一组测距仪在前后两个时刻的测量值，计算前后两个测量值的差值，结果作为该前后两个时刻内所述监测断面的第一测点处的隧道净空变化。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，监控平台根据接收的各测量值计算首个监测断面的拱顶下沉，包括：

监控平台根据隧道施工过程中所需监测的首个监测断面的第一测点处设置的第三组测距仪在前后两个不同时刻的测量值l1和l1′，计算前后两个时刻内所述首个监测断面的第一测点处的下沉Δ1为：

Δ1＝(l1-l1′)*cosθ1；

其中，θ1为首个监测断面的第一测点处设置的第三组测距仪的测距方向与竖直方向夹角；

监控平台确定前后两个时刻内所述首个监测断面的拱顶下沉Δ2为：

Δ2＝{l2-[l2′-Δ1/sin(θ2-90°)]}*sin(θ2-90°)

其中，l2和l2′为首个监测断面的第一测点处设置的第二组测距仪在前后两个不同时刻的测量值，θ2为首个监测断面的第一测点处设置的第二组测距仪的测距方向与竖直方向夹角。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，监控平台根据接收的各测量值计算非首个监测断面的拱顶下沉，包括：

监控平台根据隧道施工过程中所需监测的非首个监测断面的每一目标监测断面的第一测点处设置的第三组测距仪在前后两个不同时刻的测量值l3和l3′，以及前后两个时刻内所述目标监测断面的前一相邻监测断面的拱顶下沉Δx，确定前后两个时刻内所述目标监测断面的第一测点处的下沉Δ3：

Δ3＝{l3′-[l3-Δx/sin(θ3-90°)]}*sin(θ3-90°)

其中，θ3为目标监测断面的第一测点处设置的第三组测距仪的测距方向与竖直方向夹角；

监控平台确定前后两个时刻内所述目标监测断面的拱顶下沉Δ4为：

Δ4＝{l4-[l4′-Δ3/sin(θ4-90°)]}*sin(θ4-90°)

其中，θ4为目标监测断面的第一测点处设置的第二组测距仪的测距方向与竖直方向夹角，l4和l4′为目标监测断面的第一测点处设置的第二组测距仪在前后两个不同时刻的测量值。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

设置于每一监测断面的第二测点上的第四组测距仪，设置该第四组测距仪的测距方向为水平方向，其中，第二测点不同于第一测点；

与所述第四组测距仪相连的通信模块，用于将所述第四组测距仪的测量值发送至所述监控平台，由所述监控平台计算各监测断面的第二测点处的隧道净空变化。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

设置于每一监测断面的拱顶测点以及所述第一组测距仪在所述监测断面上的投射点处的靶标；以及，设置于所述后视固定测点的靶标。