[发明专利]基于区段精细测量的大断面地下洞室早期变形监测方法

摘要

本发明公开了属于岩土工程中地下洞室变形测量技术范围的一种基于区段精细测量的大断面地下洞室早期变形监测方法。首先安装包括激光测量模块，旋转机构，快装板和基座四部分的区段精细测量装置；利用区段精细测量装置对洞室断面关心的部位进行不同历时逐区段精细测量，然后针对不同历时的区段测量数据进行数据拼接并进行直接区段对比计算，得到关心部位的变形向量。本发明可以实现大断面地下洞室早期变形监测，具有小巧，使用简便，无需靶点，不受爆破影响，不需精确对中，可以紧邻掌子面快速安装，尤其适用于钻爆法开挖的地下空间早期变形监测等优点。

主权项

一种基于区段精细测量的大断面地下洞室早期变形监测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)首先，安装区段精细测量装置，该装置包括激光测量模块，旋转机构，快装板和基座四部分；将旋转机构通过锁紧螺丝固定到快装板上，激光测量模块通过其底部的螺钉孔固定到旋转机构的快装板上，这样就组成了可拆卸的测量装置；当洞室掌子面开挖完成后，立即在距离掌子面0.5m，距离底拱1.0m的边墙部位，将岩体表面处理平整，保证岩体表面与洞室轴线平行，使用电锤施作4个钻孔，并用膨胀螺丝将基座水平固定在边墙上；然后，将可拆卸测量装置的快装板通过卡槽固定到基座上；2)操作旋转机构，将测量模块旋转到待测试的区段部位，针对每一个待测试区段，密集采集一系列测点，针对每一个测点，采用多次测量求取平均值，计算其距离和角度信息；测量结束后，直接将测量机构从卡槽卸下即可；3)数据处理，针对每一个区段的不同历时的测量数据，首先，按不同历时的测量数据，分别进行椭圆拟合，得到各自的椭圆中心坐标，然后依据不同历时测量数据各自的中心坐标，将不同历时测量数据平移到原点，完成不同历时数据的拼接；其次，针对不同历时拼接后的测量区段数据，逐区段计算测量区段的面积S，测量区段的平均长度L，测量区段的平均变形方向向量n，然后，计算不同历时测量区段的平均变形幅值d＝S/L，变形幅值d和变形方向向量n共同组成该区段的变形向量；针对拼接后的两个历时的测量数据，逐区段进行变形向量的计算；其中，两个历时的测量区段的面积S表示为：S=-12Σi=1k(|Pi,tPi+1,t×Pi,tPi,t+1|+|Pi,t+1Pi+1,t+1×Pi+1,tPi+1,t+1|)]]>其中，Pi,t，Pi+1,t为测量区段历时t下的测点，Pi,t+1，Pi+1,t+1为测量区段历时t+1下的测点，Pi,tPi+1,t，Pi,tPi,t+1，Pi,t+1Pi+1,t+1，Pi+1,tPi+1,t+1为测点之间的几何向量；两个历时的区段平均长度L表示为：L=Σi=1k(|Pi+1,tPi,t|+|Pi+1,t+1Pi,t+1|)2]]>两个历时的区段平均变形d为：d=SL]]>两个历时的区段平均斜率v表示为：v=Σi=1k(yi+1,t-yi,txi+1,t-xi,t+yi+1,t+1-yi,t+1xi+1,t+1-xi,t+1)2k]]>其中，(xi,t，yi,t)，(xi+1,t，yi+1,t)，(xi,t+1，yi,t+1)，(xi+1,t+1，yi+1,t+1)分别为两个历时测点Pi,t，Pi+1,t，Pi,t+1，Pi+1,t+1的直角坐标系下坐标；两个历时的区段平均变形方向向量n为：n→=11+v2(v,-1)]]>两个历时的区段变形向量：至此，两个历时t和t+1之间的区段变形向量计算完毕。