[发明专利]复杂地质构造下的微观水平变形监测系统与方法

权利要求书

1.一种微观水平变形监测系统，所述监测系统包括多个第一围护结构体和第二围护结构体，其特征在于：

所述监测系统还包括测斜仪和频率读数计；

所述测斜仪对所述第一围护结构体进行水平位移量测定；

所述频率读数计对所述第二围护结构体进行轴向力测定；

所述第一围护结构体包括多个支撑柱，所述多个支撑柱构成环形结构，相邻的两个支撑柱通过钢索连接，构成H型结构；

多个所述测斜仪布置于所述H型结构对应的钢索连接位置，用于检测所述钢索连接位置的水平位移量；

所述第二围护结构体包括多个双排钻孔灌注桩和搅拌桩，每个所述双排钻孔灌注桩和所述搅拌桩之间通过第一锚杆和第二锚杆连接；

多个所述频率读数计布置于所述第一锚杆和所述第二锚杆，测量所述第一锚杆的第一轴向力和所述第二锚杆的第二轴向力；

所述监测系统还包括水平变形预测引擎，所述水平变形预测引擎基于所述水平位移量与所述第一轴向力、第二轴向力的多个测定值，对所述第一围护结构体和第二围护结构体进行微观水平变形预测：

利用所述测斜仪测定所述第一围护结构体的所述钢索连接位置的水平位移量X后，利用所述频率读数计测定所述第二围护结构体的所述第一锚杆的第一轴向力a₁和所述第二锚杆的第二轴向力a₂，从而获取锚杆轴向力a＝min{a₁,a₂}；将每个所述水平位移量X与锚杆轴向力a存储为关联数组{X，a}；通过多次不同施工节点的测量得到多个关联数组{X，a}；基于所述多个关联数组{X，a}，建立水平位移量与锚杆轴向力的拟合关系式；基于所述拟合关系式，对所述第一围护结构体和第二围护结构体进行水平变形预测；

每个所述第一围护结构体和第二围护结构体相互连接。

2.如权利要求1所述的一种微观水平变形监测系统，其特征在于：

所述频率读数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，即可测出所受轴向力的大小。

3.如权利要求2所述的一种微观水平变形监测系统，其特征在于：

所述频率读数计测定的所述轴向力采用如下公式得到：

其中，a_ii为本次测定的轴向力；

X为所述钢索连接位置的本次水平位移量；

X_pre为所述钢索连接位置的前次水平位移量；

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。

4.如权利要求1所述的一种微观水平变形监测系统，其特征在于：

基于所述拟合关系式，对所述第一围护结构体和第二围护结构体进行水平变形预测，具体包括：

获取所述双排钻孔灌注桩和所述搅拌桩之间的所有所述第一锚杆和所述第二锚杆的最大设计轴向可承受力c_1max、c_2max、……c_kmax，

其中k为所述第一锚杆和所述第二锚杆的数量总和；

令C_min＝min{c_1max、c_2max、……c_kmax}；

将C_min代入至所述拟合关系式中，预测所述第二围护结构体的最大水平位移量。