[发明专利]用于围护结构顶部的水平监测系统与方法

权利要求书

1.一种用于围护结构顶部的水平监测系统，所述水平监测系统包括设置于所述围护结构顶部的多个不同监测点的全站监测仪；所述全站监测仪用于检测所述监测点的水平位移量Δx和垂直位移量Δy；

其特征在于：

所述围护结构包括多个垂直于基准面的支撑梁结构，所述支撑梁结构通过锚杆连接；所述监测点位于所述锚杆；

基于所述全站监测仪检测到的所述监测点的水平位移量Δx和垂直位移量Δy，确定所述监测点的沉降位移Δz：

所述水平监测系统还包括可移动的便携式频率轴力计；每次所述全站监测仪检测到所述监测点的水平位移量Δx和垂直位移量Δy之后，在所述监测点对应的所述锚杆连接位置利用所述便携式频率轴力计监测所述锚杆连接位置的轴向支撑力P_x；

所述水平监测系统还包括数值模拟引擎，所述数值模拟引擎基于所述全站监测仪多次监测得到的多个水平位移量Δx和垂直位移量Δy以及所述便携式频率轴力计监测得到的所述锚杆的多个轴向支撑力P_x进行数值模拟计算；

在所述监测点对应的所述锚杆连接位置利用所述便携式频率轴力计监测所述锚杆连接位置的轴向支撑力P_x，具体包括：

所述锚杆连接位置的轴向支撑力P_x采用如下公式得到：

其中，

Δz₀为基准面高程；

Δz_pre为所述监测点的前次沉降位移值；

B为所述轴力计的基准标定常数；

f为所述轴力计当次检测到的自振频率；

f₀为所述轴力计的初始自振频率。

2.如权利要求1所述的一种用于围护结构顶部的水平监测系统，其特征在于：

所述便携式频率轴力计为钢弦式频率轴力计，当所述钢弦式频率轴力计受轴向力时，引起弹性钢弦的张力变化，改变了钢弦的振动频率，通过频率仪测得钢弦的频率变化，即可测出所受作用力的大小。

3.如权利要求1所述的一种用于围护结构顶部的水平监测系统，其特征在于：

所述水平监测系统还包括数值模拟引擎，所述数值模拟引擎基于所述全站监测仪多次监测得到的多个水平位移量Δx和垂直位移量Δy以及所述便携式频率轴力计监测得到的所述锚杆的多个轴向支撑力P_x进行数值模拟计算，具体包括：

利用数值模拟方法，获取所述多个水平位移量Δx与所述多个轴向支撑力的第一拟合关系式；

基于所述第一拟合关系式，预测所述监测点的最大水平位移量Δx_max。

4.如权利要求3所述的一种用于围护结构顶部的水平监测系统，其特征在于：

所述水平监测系统还包括数值模拟引擎，所述数值模拟引擎基于所述全站监测仪多次监测得到的多个水平位移量Δx和垂直位移量Δy以及所述便携式频率轴力计监测得到的所述锚杆的多个轴向支撑力P_x进行数值模拟计算，具体包括：

利用数值模拟方法，获取所述多个垂直位移量Δy与所述多个轴向支撑力的第二拟合关系式；

基于所述第二拟合关系式，预测所述监测点的最大垂直位移量Δy_max。

5.如权利要求4所述的一种用于围护结构顶部的水平监测系统，其特征在于：

基于所述最大水平位移量Δx_max和所述最大垂直位移量Δy_max，计算所述监测点的最大沉降位移Δz_max：

6.如权利要求5所述的一种用于围护结构顶部的水平监测系统，其特征在于：

基于所述第一拟合关系式，预测所述监测点的最大水平位移量Δx_max，具体包括：

获取所述监测点对应的所述锚杆连接位置的锚杆的最大轴向支撑力；

将所述最大轴向支撑力代入所述第一拟合关系式，得到所述监测点的最大水平位移量Δx_max。