【技术实现步骤摘要】
本申请涉及隧道与地下工程监测，尤其涉及一种隧道拱顶沉降的测量系统和方法。
技术介绍
1、隧道工程施工是危险性较大的建设工程，在开挖过程中会导致围岩应力重分布，进而引起围岩变形，此时若隧道支护不及时或者支护强度不够，就可能导致侵限、掉块、坍塌等安全事故。监控量测是隧道信息化施工的必要手段，其中隧道拱顶沉降监测是隧道监控量测的重点内容，对于了解隧道围岩和支护系统的稳定状态，修正设计参数，指导施工具有十分重要的意义。
2、现有技术在测量隧道拱顶沉降时，使用一种阵列位移计(又名柔性测斜仪)，由高强度的阵列式测量单元和柔性接头组成，通过感知自身空间姿态位置的变化来获取被监测物体的变形数据。
3、然而，现有的阵列位移计在实际工程应用中，受限于隧道拱顶钻孔的角度和深度影响，还需要解决柔性测斜仪在测位管中前进的动力和固定问题以及柔性测斜仪在隧道掌子面的固定和校准问题，方能更好的适用于隧道拱顶沉降测量。
技术实现思路
1、本申请提供一种隧道拱顶沉降的测量系统及方法，用以解决现有的隧道拱顶沉降测量方法中柔性测斜仪测位管中前进的动力和固定问题以及柔性测斜仪在隧道掌子面的固定和校准问题。
2、第一方面，本申请提供一种隧道拱顶沉降的测量系统，该系统包括：
3、测位管、隧道拱顶沉降测量设备、数据处理设备、监测预警平台；
4、所述测位管沿隧道开挖方向布设，且所述测位管位于所述隧道顶部；
5、所述隧道拱顶沉降测量设备位于所述测位管内，所述隧道
6、所述隧道拱顶沉降测量设备与所述数据处理设备连接，所述数据处理设备用于对所述隧道拱顶沉降测量设备测量到的数据进行数据处理。
7、可选的，所述隧道拱顶沉降测量设备，包括：多个测控单元、多个柔性接头；所述隧道拱顶沉降测量设备的前端设置有动力牵引设备，所述动力牵引设备包括：动力单元；
8、所述多个测控单元通过所述多个柔性接头连接；
9、所述测控单元外部设置有多个滚珠组，所述多个滚珠组通过滚珠固定轴承固定在所述测控单元上；
10、所述多个测控单元中的尾端测控单元与所述动力牵引设备通过所述动力单元连接，所述尾端测控单元为沿所述开挖方向设置的多个测控单元中与所述动力牵引设备相邻的测控单元，所述动力单元用于为所述动力牵引设备提供动力。
11、可选的，所述动力牵引设备包括：多个胶轮、动力牵引装置、手动锁扣和自动锁扣；
12、所述动力牵引设备和所述尾端测控单元通过所述手动锁扣连接；
13、所述动力牵引设备通过所述自动锁扣，固定在所述测位管的端头上；
14、所述多个胶轮分别对称设置在所述动力牵引装置四周。
15、可选的，所述测位管内部设置有多个滚珠凹槽；
16、所述滚珠凹槽用于容纳所述测控单元的滚珠组和所述动力牵引设备的胶轮，以使所述滚珠组以及胶轮在所述滚珠凹槽内移动。
17、可选的，所述数据处理设备，包括：转换模块、数据采集模块、无线传输模块以及显示模块；
18、所述转换模块与所述隧道拱顶沉降测量设备电连接，所述转换模块还与所述数据采集模块连接，所述转换模块用于对所述隧道拱顶沉降测量设备测量的数据进行转换处理；
19、所述数据采集模块用于采集所述隧道拱顶沉降测量设备测量的有效数据；
20、所述无线传输模块与所述数据采集模块连接，所述无线传输模块用于将所述有效数据传输至所述监测预警平台；
21、所述显示模块与所述转换模块连接，所述显示模块用于实时显示所述隧道拱顶沉降测量设备测量的拱顶沉降情况。
22、可选的，所述监测预警平台用于接收所述无线传输模块发送的隧道拱顶沉降监测数据，并对所述隧道拱顶沉降监测数据进行存储、分析、处理和发布，并根据数据处理结果进行预警报警信息发送。
23、可选的，所述测量系统还包括：固定端头、棱镜、多个角铁；
24、所述固定端头位于所述隧道掌子面的拱顶隧道壁上，所述固定端头覆盖在所述隧道拱顶沉降测量设备的一端；
25、所述多个角铁对称设置在所述测位管的四周，用于固定所述测位管和所述固定端头；
26、所述棱镜与所述固定端头连接，用于确定所述隧道拱顶沉降测量设备的初始绝对高程。
27、第二方面，本申请提供一种隧道拱顶沉降测量设备的安装方法，该方法包括：
28、在隧道拱顶的目标区域处安装钻孔设备，并沿隧道的开挖方向，通过所述钻孔设备对目标位置进行钻孔处理，得到目标钻孔；
29、在所述目标钻孔内埋设测位管；
30、通过设置在隧道拱顶沉降测量设备上的动力牵引设备，将所述隧道拱顶沉降测量设备牵引至所述测位管内，直至所述动力牵引设备运动至所述测位管的前端，其中，所述隧道拱顶沉降测量设备的长度大于所述测位管的长度；
31、确定所述隧道拱顶沉降测量设备与所述测位管是否连接稳定；
32、在所述隧道的掌子面上设置多个固定角铁，所述多个固定角铁用于固定所述隧道拱顶沉降测量设备中突出于所述掌子面的部分设备；
33、在所述隧道的掌子面上设置棱镜，所述棱镜与所述隧道拱顶沉降测量设备的固定端头进行固定连接；
34、将所述隧道拱顶沉降测量设备与数据处理设备通过电缆连接，以使所述数据处理设备对所述隧道拱顶沉降测量设备测量到的数据进行数据处理。
35、可选的，所述通过设置在隧道拱顶沉降测量设备上的动力牵引设备，将所述隧道拱顶沉降测量设备牵引至所述测位管内之前，所述方法还包括：
36、在所述隧道拱顶沉降测量设备的前端设置手动锁扣，并通过所述手动锁扣，连接所述隧道拱顶沉降测量设备和所述动力牵引设备；
37、所述确定所述隧道拱顶沉降测量设备与所述测位管是否连接稳定，包括：
38、判断所述动力牵引设备与所述测位管的前端是否通过自动锁扣固定连接；
39、若是，则确定所述隧道拱顶沉降测量设备与所述测位管连接稳定；
40、若否，则确定所述隧道拱顶沉降测量设备与所述测位管连接不稳定。
41、第三方面，本申请提供一种隧道拱顶沉降的测量方法，该方法包括：
42、获取测位管的初始高程值，所述初始高程值用于指示第一节测控单元在绝对坐标系下的绝对高程值；
43、分别获取多个测控单元的测量数据，所述测量数据用于指示测量到的对应的测控单元的倾斜角度以及变形情况；
44、将多个测量数据发送至监测预警平台，以使所述监测预警平台对所述多个测量数据进行分析处理，得到多个沉降数据，所述沉降数据用于指示当前测控单元终点位置高程的变化情况；
45、根据所述初始高程值和所述多个沉降数据，生成目标拱顶沉降数据。
46、可选的，所述根据所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道拱顶沉降的测量系统，包括测位管、隧道拱顶沉降测量设备、数据处理设备、监测预警平台；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述隧道拱顶沉降测量设备，包括：多个测控单元、多个柔性接头；所述隧道拱顶沉降测量设备的前端设置有动力牵引设备，所述动力牵引设备包括：动力单元；
3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述动力牵引设备包括：多个胶轮、动力牵引装置、手动锁扣和自动锁扣；
4.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述测位管内部设置有多个滚珠凹槽；
5.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述数据处理设备，包括：转换模块、数据采集模块、无线传输模块以及显示模块；
6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述监测预警平台用于接收所述无线传输模块发送的隧道拱顶沉降监测数据，并对所述隧道拱顶沉降监测数据进行存储、分析、处理和发布，并根据数据处理结果进行预警报警信息发送。
7.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括：
8.一种隧道拱
9.根据权利要求8所述的安装方法，其特征在于，所述通过设置在隧道拱顶沉降测量设备上的动力牵引设备，将所述隧道拱顶沉降测量设备牵引至所述测位管内之前，所述方法还包括：
10.一种隧道拱顶沉降的测量方法，其特征在于，所述方法包括：
11.根据权利要求10所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述初始高程值和所述多个沉降数据，生成目标拱顶沉降数据，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道拱顶沉降的测量系统，包括测位管、隧道拱顶沉降测量设备、数据处理设备、监测预警平台；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述隧道拱顶沉降测量设备，包括：多个测控单元、多个柔性接头；所述隧道拱顶沉降测量设备的前端设置有动力牵引设备，所述动力牵引设备包括：动力单元；
3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述动力牵引设备包括：多个胶轮、动力牵引装置、手动锁扣和自动锁扣；
4.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述测位管内部设置有多个滚珠凹槽；
5.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述数据处理设备，包括：转换模块、数据采集模块、无线传输模块以及显示模块；
6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪珂，徐灯飞，屈长杰，李莹，刘宇航，陈宇华，喻忠，李团社，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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