本发明专利技术提出了一种隧道管线收敛变形监测方法及系统，在管片上设置角度测量装置，动态监测管片的倾角信息；根据管片的安装位置，确定管片的基准位置信息，确定每片管片的端点坐标；根据管片的端点坐标，利用最小二乘圆度误差评价方法确定目标截面上的最小二乘圆，将实测点与最小二乘圆进行比对，得到管环圆度误差；根据每片管片的端点坐标、管片对应的半径及管片对应的圆心角，利用极坐标的方法拟合出端点之间的坐标，根据每片管片对应的端点之间的坐标，拟合每片管片对应的圆弧曲线，并拼接形成管环整体的曲线图，该曲线图用于反映管线整体变形情况，根据该曲线图确定隧道径向收缩量；根据管环圆度误差及隧道径向收缩量确定管线收敛变形监测结果。线收敛变形监测结果。线收敛变形监测结果。
【技术实现步骤摘要】
隧道管线收敛变形监测方法及系统
[0001]本专利技术涉及隧道监测
，尤指一种隧道管线收敛变形监测方法及系统。
技术介绍
[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]在盾构法施工中，隧道支护采用预制混凝土管片拼装衬砌的方式，由于一环由多块管片通过螺栓连接，因拼装不当或挂环脱离尾盾后承受外部压力，会导致管环发生或大或小的形变，从而影响成型隧道的质量，严重的话甚至会造成渗漏、坍塌等安全事故。
[0004]管环圆度测量可分为两部分：当前拼装环测量和成型管环的周期性监测。当前环指的是刚从尾盾脱离后的10
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20环，此时受限于后配套占据位置形成非通视空间，以及大直径隧道带来的测量、走线的难度，造成隧道变形监测困难。在现有技术中，通常采用激光测距仪实现定点自动监测，但是该方法需要定期校正，并且拉配线缆费时费力；巴塞特收敛测量系统因其价格和空间限制难以大范围应用；三维激光扫描测量精度受数据采集和处理方法影响，并且无法工作于非通视空间下；在实际拼装时为了满足盾尾间隙、行程以及转弯等要求，会选择多个拼装点位，并且管环变形多集中于上半部分，但是现有技术提到的收敛变形建模方法仅适用于k块位于顶部的情况，而对于多点位拼装模式不具备普适性。
[0005]综上来看，亟需一种可以克服上述缺陷，能够改进隧道管线收敛变形监测的技术方案。
技术实现思路
[0006]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种隧道管线收敛变形监测方法及系统。
[0007]在本专利技术实施例的第一方面，提出了一种隧道管线收敛变形监测方法，包括：
[0008]在管片上设置角度测量装置，利用所述角度测量装置动态监测管片的倾角信息；
[0009]根据管片的安装位置，确定管片的基准位置信息，根据管片的倾角信息、基准位置信息及弦长信息，确定每片管片的端点坐标；
[0010]根据每片管片的端点坐标，利用最小二乘圆度误差评价方法确定目标截面上的最小二乘圆，将实测点与最小二乘圆进行比对，得到管环圆度误差；
[0011]根据每片管片的端点坐标、管片对应的半径及管片对应的圆心角，利用极坐标的方法拟合出端点之间的坐标，根据每片管片对应的端点之间的坐标，拟合每片管片对应的圆弧曲线，并拼接形成管环整体的曲线图，该曲线图用于反映管线整体变形情况，根据该曲线图确定隧道径向收缩量；
[0012]根据管环圆度误差及隧道径向收缩量确定管线收敛变形监测结果。
[0013]在本专利技术实施例的第二方面，提出了一种隧道管线收敛变形监测系统，包括：
[0014]角度测量装置，设置在在管片上，用于动态监测管片的倾角信息；
[0015]上位机，用于显示管线收敛变形的情况，包括：端点坐标确定模块、管环圆度误差分析模块、隧道径向收缩量计算模块及数据处理模块；其中，
[0016]端点坐标确定模块，用于根据管片的安装位置，确定管片的基准位置信息，根据管片的倾角信息、基准位置信息及弦长信息，确定每片管片的端点坐标；
[0017]管环圆度误差分析模块，用于根据每片管片的端点坐标，利用最小二乘圆度误差评价方法确定目标截面上的最小二乘圆，将实测点与最小二乘圆进行比对，得到管环圆度误差；
[0018]隧道径向收缩量计算模块，用于根据每片管片的端点坐标、管片对应的半径及管片对应的圆心角，利用极坐标的方法拟合出端点之间的坐标，根据每片管片对应的端点之间的坐标，拟合每片管片对应的圆弧曲线，并拼接形成管环整体的曲线图，该曲线图用于反映管线整体变形情况，根据该曲线图确定隧道径向收缩量；
[0019]数据处理模块，用于根据管环圆度误差及隧道径向收缩量确定管线收敛变形监测结果。
[0020]在本专利技术实施例的第三方面，提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现隧道管线收敛变形监测方法。
[0021]在本专利技术实施例的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现隧道管线收敛变形监测方法。
[0022]在本专利技术实施例的第五方面，提出了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现隧道管线收敛变形监测方法。
[0023]本专利技术提出的隧道管线收敛变形监测方法及系统对于多点位拼装模式具备普适性，可以监测不同拼装点位的管环圆度及收敛变形，对测量空间要求低，并有效降低测量成本，提高测量效率，通过监测隧道管线收敛变形对变形超限进行预警，使工作人员可以及时对隧道管线进行修补，确保隧道管线的稳定安全，避免施工风险的发生。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0025]图1是本专利技术一实施例的隧道管线收敛变形监测方法流程示意图。
[0026]图2是本专利技术示例性的场景示意图。
[0027]图3是本专利技术一具体实施例的k块位于点位5的关系示意图。
[0028]图4是本专利技术一实施例的利用最小二乘圆进行误差评价的流程示意图。
[0029]图5A是本专利技术一具体实施例的未变形管环的最小二乘圆的示意图。
[0030]图5B是本专利技术一具体实施例的变形后管环的最小二乘圆的示意图。
[0031]图6是本专利技术一实施例的利用极坐标方法计算隧道径向收缩量的流程示意图。
[0032]图7A是本专利技术一具体实施例的完整管片圆弧拟合拼接结果的示意图。
[0033]图7B是本专利技术一具体实施例的变形管片圆弧拟合拼接结果的示意图。
[0034]图8是本专利技术一实施例的隧道管线收敛变形监测系统架构示意图。
[0035]图9是本专利技术一实施例的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
[0036]下面将参考若干示例性实施方式来描述本专利技术的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本专利技术，而并非以任何方式限制本专利技术的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0037]本领域技术人员知道，本专利技术的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
[0038]根据本专利技术的实施方式，提出了一种隧道管线收敛变形监测方法及系统，涉及隧道监测
[0039]下面参考本专利技术的若干代表性实施方式，详细阐释本专利技术的原本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种隧道管线收敛变形监测方法，其特征在于，包括：在管片上设置角度测量装置，利用所述角度测量装置动态监测管片的倾角信息；根据管片的安装位置，确定管片的基准位置信息，根据管片的倾角信息、基准位置信息及弦长信息，确定每片管片的端点坐标；根据每片管片的端点坐标，利用最小二乘圆度误差评价方法确定目标截面上的最小二乘圆，将实测点与最小二乘圆进行比对，得到管环圆度误差；根据每片管片的端点坐标、管片对应的半径及管片对应的圆心角，利用极坐标的方法拟合出端点之间的坐标，根据每片管片对应的端点之间的坐标，拟合每片管片对应的圆弧曲线，并拼接形成管环整体的曲线图，该曲线图用于反映管线整体变形情况，根据该曲线图确定隧道径向收缩量；根据管环圆度误差及隧道径向收缩量确定管线收敛变形监测结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在管线的同一圆周上设置6片管片，其中包括3片标准块、2片邻接块以及1片封顶块；封顶块的安装位置位于圆周的16个拼装点位，每个拼装点位间隔22.5
°
。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：在每片管片上分别安装支架，在每个支架上设置角度测量装置；其中，管片上所设置的所述角度测量装置位于同一圆周上；所述角度测量装置与管片弦长的平行度小于预设的平行度阈值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据管片的安装位置，确定管片的基准位置信息，根据管片的倾角信息、基准位置信息及弦长信息，确定每片管片的端点坐标，包括：以最接近底部的第一端点作为基准点，以顺时针方向为正向，根据基准点与竖直方向夹角、圆心位置信息、管片半径，以管片弦长与水平正方向夹角为管片倾角，通过正余弦定理得到基准点的坐标；根据基准点的坐标依次推算出其他端点的坐标；根据封顶块的16个安装位置，分别建立每个安装位置对应的数学计算模型；其中，所述数学计算模型用于推算基准点的坐标及其他端点的坐标。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每片管片的端点坐标，利用最小二乘圆度误差评价方法确定目标截面上的最小二乘圆，将实测点与最小二乘圆进行比对，得到管环圆度误差，包括：根据每片管片的端点坐标，确定拟合圆的质心坐标；根据拟合圆的质心坐标，利用最小二乘法，拟合出圆心、半径，描绘出拟合圆；计算各个管片的端点坐标距离拟合圆的距离，根据距离最远的端点与距离最近的端点的差值确定圆度误差。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每片管片的端点坐标、...
【专利技术属性】
技术研发人员：高博，赵春阳，周树亮，焦敬波，魏晓龙，孟祥波，黄震，王育文，郭俊可，王震，路亚缇，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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