[发明专利]基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统及其检测方法

说明书

本发明提供一种基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统及其检测方法，检测车一侧设置有激光校准仪，检测车顶部设有激光扫描仪，还包括多个反射板，反射板设置在隧道管体顶部和侧面，自动控制模块与检测车的驱动系统连接，激光扫描仪与数据采集模块连接，数据采集模块与计算模块连接，计算模块计算沉降数据。反射板的坐标也能够与数据服务器中的坐标数据进行对比，得出检测的数据，就能直观的看出上次检测的坐标数据与最新检测数据的差距，本发明方法简单，便于推广，具有很大的应用价值。

技术领域

本发明涉及能见度仪领域，尤其是涉及一种基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统及其检测方法。

背景技术

铁隧道通常采用盾构法施工，其衬砌是由管片拼接而成。由于沿海软土灵敏度高、压缩性大，隧道在长期使用过程中极易产生隧道沉降和纵向变形，导致隧道渗漏水、衬砌裂缝、轨道扭曲，严重时甚至威胁行车安全。Shen等于2014年在《Tunnelling andUnderground Space Technology》(隧道和地下空间技术)发表的《Long-term settlementbehavior of the metro tunnel in the soft deposits ofShanghai》(上海软土地层隧道长期沉降现状)指出，软土盾构隧道长期沉降是由区域地面沉降、邻近隧道施工、隧道渗漏水、隧道开挖、列车荷载等共同作用引起的，但各个因素的影响大小仍难以区分。为了有针对性地控制隧道沉降及变形，有必要明确各个因素对隧道沉降量的影响。

而目前所使用的隧道沉降变形装置，一般都是有专门的工作人员对隧道内部拱顶进行定时监测，工程中通常对接缝变形进行实时监测，以直观反映隧道结构的状况，从而避免重大灾害的发生，而现有的隧道中没有配置专用设备用以监测隧道的差异沉降变形情况，常用的方法之一是布点式的监控，测需要进行多断面反复操作，并受坐标控制点严重制约，监测误差大且操作繁琐，并不能有效反应隧道全长范围的位移变化，不便于研究。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统及其检测方法，解决布点式的监控，测需要进行多断面反复操作，并受坐标控制点严重制约，监测误差大且操作繁琐，并不能有效反应隧道全长范围的位移变化，不便于研究的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于激光雷达地铁隧道沉降快速检测系统，检测车一侧设置有激光校准仪，检测车顶部设有激光扫描仪，还包括多个反射板，反射板设置在隧道管体顶部和侧面；

自动控制模块与检测车的驱动系统连接，激光扫描仪与数据采集模块连接，数据采集模块与计算模块连接，计算模块计算沉降数据。

优选方案中，反射板包括基准反射板、第一反射板和第二反射板，多个反射板设置在隧道底部侧面的基准墩上。

优选方案中，第一反射板设置在隧道管体顶部，且多个第一反射板沿隧道纵向均匀布置，第一反射板两侧设置第二反射板。

优选方案中，计算模块包括距离计算模块、坐标数据计算模块和沉降计算模块；

距离计算模块用于计算激光扫描仪与第一反射板和第二反射板之间的距离；

坐标数据计算模块计算相邻的第一反射板之间的距离；

沉降计算模块计算隧道的沉降量。

该方法包括：

S1、检测车的激光校准仪扫描基准反射板，确定检测车的基准位置；

S2、激光扫描仪扫描第一反射板，激光扫描仪与第一反射板之间的距离为D₁，激光扫描仪扫描两侧的第二反射板，距离分别为D₃、D₄，其中激光速度为C，往返时间间隔为t；

激光扫描仪与第二反射板之间的距离计算公式为：