[发明专利]深部真三维变形监测的地磁和偏扭同步修正方法及系统

权利要求书

1.一种深部真三维变形监测的地磁和偏扭同步修正方法，其特征在于，包括：

将现有阵列式/柔性位移计的每节固定长度的刚性杆件采用杆式位移计取代，同时每节安装姿态传感器和土/岩体/混凝土锚固装置，组成变形监测装置；

在需要监测的部位进行钻监测孔，孔深根据被监测对象的深部变形范围确定；获取监测孔中变形监测装置每节测量单元的姿态数据，通过姿态监测数据结合杆式位移计的伸长/缩短数据获取第j个监测点t时刻的三维坐标；其中，测量单元为安装有姿态传感器的杆式位移计，每节杆式位移计通过万向节链接形成真三维变形监测装置；

获取修正孔中变形监测装置的每节测量单元的姿态数据，通过姿态监测数据结合本仪器杆式位移计的伸长/缩短数据获取第各测点t时刻的三维坐标，利用样条回归获得姿态数据深度上的分布；修正孔为在监测孔附近相同地磁环境下钻取类似深度的孔，并且与监测孔深度相同以及孔内布置同类型的三维变形监测装置，修正孔孔径大于监测孔，使得深部变形状态下修正孔内三维变形监测装置处于自由下垂的铅直状态；

根据修正孔姿态分布获得监测孔t时刻的j测点三维坐标变形修正向量利用该变形修正向量对监测孔中对应深度的实测数据进行修正，即得到被监测部位的深部真三维变形

根据修正孔姿态数据利用样条回归的方法确定监测孔对应深度上三维坐标各方向上t时刻的修正数据其中x_εj(t)、y_εj(t)和z_εj(t)分别为监测孔中三维直角坐标系中三个方向的变形修正分量，j表示第j个节点的序号；

监测孔三维变形监测装置实测的姿态数据获得的监测孔位移实测位移矢量为，X_j(t)、Y_j(t)和Z_j(t)分别为监测孔中三维直角坐标系中三个方向的分量，则通过监测孔获得的被监测对象深部真三维变形是上述监测孔实测位移矢量与修正位移矢量之差，即：

式中，x_m(t)、y_m(t)、z_m(t)为修正过后的真三维变形三个变形分量，x₀(t)、x_oi(t)和x_i(t)分别为X方向上O₁点初始变形、X方向上第O_i+1与O_i相对变形、X方向上第O_i点局部坐标系内的变形，y₀(t)、y_oi(t)和y_i(t)分别为Y方向上O₁点初始变形、Y方向上第O_i+1与O_i相对变形、Y方向上第O_i点局部坐标系内的变形，z₀(t)、z_oi(t)和z_i(t)分别为Z方向上O₁点初始变形、Z方向上第O_i+1与O_i相对变形、Z方向上第O_i点局部坐标系内的变形，x_i1(t)、y_i1(t)和z_i1(t)为三次旋转前的第O_i点的X方向、Y方向、Z方向上的变形，带有ε下标则表示通过修正孔获得的监测孔对应的修正数据，L_i(t)为取OZ轴上任意一点P距O点长度，i表示监测点序号、m表示当前监测点序号，α、β、γ为旋转后的坐标轴OA、OB、OC轴分别与水平面的夹角，ω为OC在OXY平面上投影与直线OY逆时针夹角。

2.根据权利要求1所述的深部真三维变形监测的地磁和偏扭同步修正方法，其特征在于，

所述监测孔中的每节测量单元与被监测的土层之间通过锚固装置锚固；修正孔中的每节测量单元的锚固装置处于自由状态，不与被监测土层进行锚固。

3.根据权利要求1所述的深部真三维变形监测的地磁和偏扭同步修正方法，其特征在于，所述修正孔中的真三维变形监测装置是在重力作用下的轴线为竖直自由状态。