[发明专利]一种隧道安全监测系统

说明书

本申请公开了一种隧道安全监测系统，通过在监测断面上设置若干组测距仪，分别测量不同测线的距离，依靠通信模块发送给监控平台，监控平台利用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和拱顶下沉。本申请不需要人工现场测量，测量结果不受人工操作影响，且测量速度快、能够实现实时测量，计算得到的监测断面的隧道净空变化和拱顶下沉也更加准确。

技术领域

本申请涉及隧道安全监测技术领域，更具体地说，涉及一种隧道安全监测系统。

背景技术

隧道是在地下的隐蔽工程，地下地质条件复杂，存在许多潜在、无法预知的地质因素，属于线状工程，有的规模较大，可长达几公里数十公里，往往穿越许多不同的环境空域和时域，工程条件往往比较复杂，有时环境十分恶劣，稍有不甚，就会造成塌方、沉陷、突泥涌水、支护结构变形、人员和设备伤害等，等进而严重影响隧道安全。为了确保隧道工程安全、及时预报险情，建立监测系统对隧道工程监测、评估和预测以趋利避害，已成为现代隧道工程发展的迫切需求。

传统的隧道安全监测方法是在隧道每个监测点位置布置预埋件并在其上粘附靶标，使用全站仪测量靶标空间位置坐标，通过计算得出靶标的位置变化数值，进而得出隧道拱顶下沉和隧道净空变化。

传统的隧道监测方法需要工作人员在现场操作全站仪，其测量精度受人员操作的影响，且测量时间长、无法实现数据的实时测量。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种隧道安全监测系统，用于解决现有工作人员使用全站仪对隧道进行监测，其测量精度受人员操作影响、测量周期长且无法实现实时测量的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种隧道安全监测系统，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。

优选地，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不同时刻的测量值，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。

优选地，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：