本實(shí)用新型涉及一種基于振弦式裂縫計(jì)的隧道拱頂沉降的監(jiān)測(cè)裝置，屬于隧道工程測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隧道施工和運(yùn)營(yíng)期間，隧道周邊圍巖應(yīng)力進(jìn)行重新分布。隧道周邊圍巖及其支護(hù)將產(chǎn)生變形，對(duì)隧道拱頂沉降監(jiān)測(cè)，可有效了解施工期地層、支護(hù)結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，明確施工對(duì)地層、支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的影響程度，預(yù)測(cè)隧道的變形發(fā)展趨勢(shì)，保證隧道的結(jié)構(gòu)安全。

傳統(tǒng)對(duì)隧道拱頂沉降的監(jiān)測(cè)方法，常見(jiàn)的方法，一是采用鋼尺及水準(zhǔn)儀測(cè)量拱頂沉降：該方法主要是在隧道監(jiān)測(cè)斷面拱頂測(cè)點(diǎn)處預(yù)埋一帶鉤測(cè)量樁來(lái)吊掛鋼卷尺，用精密水準(zhǔn)儀觀測(cè)其讀數(shù)來(lái)獲得拱頂沉降量。此方法主要用于人工測(cè)量，數(shù)據(jù)量小，操作難度大，勞動(dòng)強(qiáng)度高等特點(diǎn)，且不具備自動(dòng)化測(cè)量的可能性。

第二種常見(jiàn)的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法是采用全站儀測(cè)量拱頂沉降，該方法主要在隧道監(jiān)測(cè)斷面拱頂測(cè)點(diǎn)處安裝棱鏡，利用全站儀測(cè)得測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，通過(guò)把測(cè)值坐標(biāo)同初值坐標(biāo)比對(duì)得出拱頂沉降值。但全站儀成本較高，自動(dòng)化程度較低，無(wú)法全天候?qū)崟r(shí)測(cè)量。

綜上所述，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法在自動(dòng)化、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及成本上存在局限性，無(wú)法普遍推廣使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于提供一種基于振弦式裂縫計(jì)的隧道拱頂沉降的監(jiān)測(cè)裝置，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于：（1）可實(shí)現(xiàn)隧道拱頂?shù)膶?shí)時(shí)測(cè)量 （2）測(cè)量系統(tǒng)的可靠性、可拓展性。

本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種基于振弦式裂縫計(jì)的隧道拱頂沉降的監(jiān)測(cè)裝置，第一振弦式裂縫計(jì)、第二振弦式裂縫計(jì)通過(guò)連接桿分別安裝在隧道的兩側(cè)內(nèi)壁上，連接桿通過(guò)安裝支座固定；

安裝支座的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)安裝支座的連線呈三角形排列。

當(dāng)拱頂發(fā)生變形時(shí)，連接桿可帶動(dòng)振弦式裂縫計(jì)的位置變化，兩個(gè)振弦式裂縫計(jì)安裝時(shí)的間距為L(zhǎng)3。

初次安裝時(shí)，第一振弦式裂縫計(jì)與其連接的測(cè)量連接桿的初始長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，第二振弦式裂縫計(jì)與測(cè)量連接桿的初始長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，此時(shí)可通過(guò)三角函數(shù)計(jì)算出拱頂?shù)母叨菻1。

當(dāng)拱頂發(fā)生變形沉降時(shí)，一振弦式裂縫計(jì)、第二振弦式裂縫計(jì)與測(cè)量連接桿的測(cè)量值為L(zhǎng)1+l1、L2+l2，此時(shí)可通過(guò)L1+l1、L2+l2的測(cè)量值計(jì)算出拱頂高度的實(shí)際值H1+h，從而得到拱頂?shù)某两抵怠?/p>

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型利用了振弦式裂縫計(jì)測(cè)量穩(wěn)定性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)三角函數(shù)準(zhǔn)確計(jì)算出拱頂沉降變化。由于振弦式裂縫計(jì)可選擇RS485數(shù)字輸出式，因此實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)量，具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述：

一種基于振弦式裂縫計(jì)的隧道拱頂沉降的監(jiān)測(cè)裝置，第一振弦式裂縫計(jì)3、第二振弦式裂縫計(jì)5通過(guò)連接桿2分別安裝在隧道4的兩側(cè)內(nèi)壁上，連接桿2通過(guò)安裝支座1固定；

安裝支座1的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)安裝支座1的連線呈三角形排列。

利用測(cè)量拱頂與兩個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的距離L1、L2，和已知的測(cè)點(diǎn)間距L3，通過(guò)三角函數(shù)計(jì)算出拱頂高度H1的監(jiān)測(cè)方法。通過(guò)監(jiān)測(cè)拱頂與測(cè)點(diǎn)的距離變化得到拱頂沉降信息的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、自動(dòng)化測(cè)量。為了測(cè)量準(zhǔn)確，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有測(cè)量連接桿、安裝支架等部件，測(cè)量連接桿可很好的反射超聲波，而安裝支架用于測(cè)量連接桿的安裝，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。

為了得到拱頂與測(cè)點(diǎn)的距離L1、L2的變化，本實(shí)用新型通過(guò)兩個(gè)振弦式裂縫計(jì)實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量，如圖1所示，測(cè)距儀安裝與隧道底部，初次安裝時(shí)，測(cè)距儀之間的距離為L(zhǎng)3。通過(guò)L1、L2、L3計(jì)算出拱頂高度H1值。

當(dāng)拱頂發(fā)生變形時(shí)，引起L1、L2的讀數(shù)變化，通過(guò)三角函數(shù)的計(jì)算，從而變化后的H1值。

初次安裝時(shí)，應(yīng)測(cè)量底部振弦式裂縫計(jì)的間距L3，以及記錄初始值L1、L2。安裝時(shí)連接桿不得出現(xiàn)擺動(dòng)等情況，避免擾動(dòng)引起測(cè)量的誤差。

在隧道拱頂安裝測(cè)量連接桿時(shí)，使用安裝支架進(jìn)行固定，由于連接桿的沉降直接反應(yīng)測(cè)量值，因此安裝牢固，必要時(shí)使用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行固定。