一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法技术

一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法，以有效满足高精度活动断裂变形监测的需要。包括如下步骤：布设监测网，形成强制对中设站与自由设站混合的边角交会网；对所有的监测使用棱镜进行编号，测量棱镜的常数差并记录；选择两个棱镜常数一致的棱镜结合全站仪测定该台全站仪综合加常数，并将此作为后续测量的仪器加常数输入仪器；选择距方向点最近的变形监测点为基准点，在基准点和变形监测点设置仪器测量所有变形监测点及方向点的方向和距离，每个点测量至少两个测回；通过4个自由设站依次观测基准点和各变形监测点的方向和距离；平差计算，并整理成变形分析表和变形分析图。

A high precision monitoring method of railway cross active fracture deformation

【技术实现步骤摘要】
一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法
本专利技术涉及测量
，特别涉及一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法。
技术介绍
目前，活动断裂带的主要监测方法是通过全球卫星导航系统(GNSS)连续或者通过静态观测后处理实现的，但小范围内GNSS获得的成果不能满足高精度的特殊活动断裂带监测需要。GNSS在山区，树林茂密区域由于卫星信号不好，不能满足监测需要。高程测量大多采用水准测量。铁路跨活动断裂监测是为了分析断裂带的运动变化情况及对铁路工程的影响，为铁路工程的安全预警及应急救援决策提供科学支持数据。随着国家西部铁路的规划和建设，不可避免的产生施工铁路隧道下穿既有活动断裂带的情况，为保障铁路施工安全，需要进行变形监测。另一方面，在铁路隧道建成运营后，通过监测活动断裂带的变形，可以保证铁路隧道的安全运营。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法，以有效满足高精度活动断裂变形监测的需要，保障铁路的建设与运营安全。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法，包括如下步骤：①布设监测网，监测点连线垂直于活动断裂带，于活动断裂带两侧在监测点连线上各间隔20m左右设置至少三个变形监测点，且在一侧变形监测点外至少60m处设置方向点，在该方向点和各变形监测点处埋设强制对中标志，在监测点连线两侧各5m～20m增设4个自由设站，形成强制对中设站与自由设站混合的边角交会网；②对所有的监测使用棱镜进行编号，测量棱镜的常数差并记录；③选择两个棱镜常数一致的棱镜结合全站仪测定该台全站仪综合加常数，并将此作为后续测量的仪器加常数输入仪器；④选择距方向点最近的变形监测点为基准点，在基准点和变形监测点设置仪器测量所有变形监测点及方向点的方向和距离，每个点测量至少两个测回；⑤通过4个自由设站依次观测基准点和各变形监测点的方向和距离；⑥平差计算，并整理成变形分析表和变形分析图。本专利技术的有益效果是，引入自由设站与传统设站相结合的方法进行监测，监测精度高，能有效满足高精度铁路跨活动断裂变形监测的需要，保障铁路的建设与运营安全。附图说明本说明书包括如下三幅附图：图1是本专利技术一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法监测网网形布设示意图；图2是实施例X方向变形曲线图；图3是实施例Y方向变形曲线图；图中示出构件和对应的标记：活动断裂带A、监测点连线B、变形监测点1、方向点2、自由设站3。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。参照图1，本专利技术的一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法，包括如下步骤：①布设监测网，监测点连线B垂直于活动断裂带A，于活动断裂带A两侧在监测点连线B上各间隔20m左右设置至少三个变形监测点1，且在一侧变形监测点1外至少60m处设置方向点2，在该方向点2和各变形监测点1处埋设强制对中标志(观测墩)，在监测点连线B两侧各5m～20m增设4个自由设站3，形成强制对中设站与自由设站混合的边角交会网；②对所有的监测使用棱镜进行编号，测量棱镜的常数差并记录；③选择两个棱镜常数一致的棱镜结合全站仪测定该台全站仪综合加常数，并将此作为后续测量的仪器加常数输入仪器；④选择距方向点最近的变形监测点为基准点，在基准点和变形监测点1设置仪器测量所有变形监测点1及方向点2的方向和距离，每个点测量至少两个测回；⑤通过4个自由设站3依次观测基准点和各变形监测点1的方向和距离；⑥平差计算，并整理成变形分析表和变形分析图。所述步骤③中，采用标称精度不低于1″、1mm+1ppm的全站仪施测，全站仪具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能。所述步骤①中，变形监测点1为间距为20m。高精度变形监测需要固定仪器、固定设备、固定网形，因此第二期及以后只需要进行步骤④至步骤⑥。若仪器使用超过1年或者仪器损坏必须更换仪器时，重复步骤②至步骤⑥。精度分析：(1)自由设站部分根据余弦定理知任意两监测点的平距DAB的准确值可由公式(1)表示：式中：DCA、DCB表示实测平距，C表示自由设站点实测角度。对式(1)取全微分并简化有：当设站点位于监测点中间时，由于边长等精度观测，根据误差传播定律知平距DAB的中误差可以表示为：上式中，mS表示边长测距精度，mC表示水平角测角精度。由于监测点的间距基本为20米，仪器架设在中间，角度在170°～190°之间时有：由式(4)可知，当水平角观测精度为6″时，测角精度仅对平距DAB影响最大值约为0.025毫米，因此第三边测量精度主要受测距精度影响。因此式(4)可以简化为：由文献《基于自由设站的全站仪加常数测定方法研究》可知，全站仪综合加常数可以达到0.25毫米。自由设站对监测点点间影响受距离影响，当观测距离为60米，观测精度约为0.44mm。在其它位置设站时，通过推导也可以得到式(5)的结论。(2)监测点设站部分当仪器架设在监测点上时，属于直接测量，因此平距DAB的准确值由全站仪直接测量获取，取决于全站仪的测距精度。当平距DAB观测距离为60米时，观测精度约为0.31mm。(3)整体精度分析自由设站时，相邻监测点独立测量3次，其精度为：监测点设站时，相邻监测点独立测量3次，其精度为：因此相邻监测点的综合监测精度为：若取3倍中误差为极值误差，则那相邻点距离精度限差应为0.45mm，考虑到其他未考虑部分的影响，可取0.50mm作为限差。实施例：某断裂带监测了9期，其距离最弱边观测精度如下表：表1距离最弱边观测精度统计表第1期第2期第3期第4期第5期第6期第7期第8期第9期0.360.410.290.110.220.120.140.440.23由上表可以知道，9期观测最弱边都未超过限差要求。某断裂带X方向变形统计表：表2X方向变形统计表表3Y方向变形统计表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法，包括如下步骤：/n①布设监测网，监测点连线(B)垂直于活动断裂带(A)，于活动断裂带(A)两侧在监测点连线(B)上各间隔20m左右设置至少三个变形监测点(1)，且在一侧变形监测点(1)外至少60m处设置方向点(2)，在该方向点(2)和各变形监测点(1)处埋设强制对中标志(观测墩)，在监测点连线(B)两侧各5m～20m增设4个自由设站(3)，形成强制对中设站与自由设站混合的边角交会网；/n②对所有的监测使用棱镜进行编号，测量棱镜的常数差并记录；/n③选择两个棱镜常数一致的棱镜结合全站仪测定该台全站仪综合加常数，并将此作为后续测量的仪器加常数输入仪器；/n④选择距方向点最近的变形监测点为基准点，在基准点和变形监测点(1)设置仪器测量所有变形监测点(1)及方向点(2)的方向和距离，每个点测量至少两个测回；/n⑤通过4个自由设站(3)依次观测基准点和各变形监测点(1)的方向和距离；/n⑥平差计算，并整理成变形分析表和变形分析图。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度铁路跨活动断裂变形监测方法，包括如下步骤：
①布设监测网，监测点连线(B)垂直于活动断裂带(A)，于活动断裂带(A)两侧在监测点连线(B)上各间隔20m左右设置至少三个变形监测点(1)，且在一侧变形监测点(1)外至少60m处设置方向点(2)，在该方向点(2)和各变形监测点(1)处埋设强制对中标志(观测墩)，在监测点连线(B)两侧各5m～20m增设4个自由设站(3)，形成强制对中设站与自由设站混合的边角交会网；
②对所有的监测使用棱镜进行编号，测量棱镜的常数差并记录；
③选择两个棱镜常数一致的棱镜结合全站仪测定该台全站仪综合加常数，并将此作为后续测量的仪器加常数输入仪器；
④选择距方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅熙，赖鸿斌，郑子天，李学仕，麦春，卢建康，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51