本發(fā)明涉及隧道施工，具體涉及一種公路隧道施工期自動(dòng)化監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、公路隧道施工期監(jiān)控量測(cè)是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化施工、確保施工安全的重要手段，傳統(tǒng)的監(jiān)控量測(cè)主要采用人工操作專用儀器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果需人工記錄或存儲(chǔ)在設(shè)備數(shù)據(jù)卡中，待現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作全部結(jié)束后，再回到室內(nèi)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；

2、在數(shù)據(jù)的分析處理過程中，人力成本高且效率低，并且在施工測(cè)量計(jì)算過程中，誤差大準(zhǔn)確性低，在部分?jǐn)?shù)據(jù)的測(cè)量計(jì)算過程中，還可能存在主觀因素判斷的情況，影響隧道施工的安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種公路隧道施工期自動(dòng)化監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)及方法，以解決上述背景中問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種公路隧道施工期自動(dòng)化監(jiān)控量測(cè)方法，包括以下步驟：

4、對(duì)公路隧道施工期內(nèi)已掘進(jìn)的隧道壁以單位徑向長度r為間隔距離設(shè)置監(jiān)測(cè)切線，并將每個(gè)監(jiān)測(cè)切線標(biāo)記為i，其中，i為1、2、3……；

5、在每個(gè)監(jiān)測(cè)切線的隧道壁內(nèi)側(cè)設(shè)置j個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并將每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)記為(i，j)，其中，j為1、2、3……；

6、對(duì)監(jiān)測(cè)切線進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)長記為t(i，j)，監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間為t；并將每次監(jiān)測(cè)時(shí)刻記為n，其中n為1、2、3……；

7、獲取監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在第n次間隔時(shí)間t內(nèi)的位移值，記為wy(i，j，n)；

8、計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)的位移總值wyd(i，j)；并與位移值閾值wydn進(jìn)行比較；得到位移過量信號(hào)；

9、基于位移過量信號(hào)，計(jì)算獲取監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)的位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)；

10、基于位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i的支護(hù)結(jié)構(gòu)異常比zhi并與支護(hù)結(jié)構(gòu)異常閾值z(mì)hzy比較得到點(diǎn)支護(hù)加固信號(hào)或者線支護(hù)加固信號(hào)。

11、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)的位移總值wyd(i，j)的計(jì)算方式為：wyd(i，j)＝∑wy(i，j，n)。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：將位移總值wyd(i，j)與位移值閾值wydn進(jìn)行比較；

13、若位移總值wyd(i，j)大于位移值閾值wydn，生成位移過量信號(hào)；

14、若位移總值wyd(i，j)小于等于位移值閾值wydn，生成位移穩(wěn)定信號(hào)。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述位移速率影響系數(shù)比q(i，j)計(jì)算獲得的步驟包括：

16、031：再通過計(jì)算獲取監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)每個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)n的位移變化速率值v(i，j，n)；

17、032：通過計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)的位移速率均值wyzj(i，j)；

18、033：再基于監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)n個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的位移變化速率值集{v(i，j，n)}，獲取最大位移變化速率值vmax(i，j)；同時(shí)獲取位移變化速率值集{v(i，j，n)}中位移變化速率值大于位移速率均值的監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的個(gè)數(shù)值，記為m；

19、034：通過計(jì)算得到監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)的位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)。

20、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述監(jiān)測(cè)切線i的支護(hù)結(jié)構(gòu)異常比zhi的計(jì)算方式為：

21、將監(jiān)測(cè)切線i中j個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)的位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)分別與位移速率影響表現(xiàn)閾值qy進(jìn)行比較；

22、獲得監(jiān)測(cè)切線i上j個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)中位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)大于位移速率影響表現(xiàn)閾值qy的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)值，記為k；

23、通過計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i的支護(hù)結(jié)構(gòu)異常比zhi。

24、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：將支護(hù)結(jié)構(gòu)異常比zhi與支護(hù)結(jié)構(gòu)異常閾值z(mì)hzy進(jìn)行比較：

25、若支護(hù)結(jié)構(gòu)異常比zhi小于等于支護(hù)結(jié)構(gòu)異常閾值z(mì)hzy，生成點(diǎn)支護(hù)加固信號(hào)：

26、若支護(hù)結(jié)構(gòu)異常比zhi大于支護(hù)結(jié)構(gòu)異常閾值z(mì)hzy，生成線支護(hù)加固信號(hào)。

27、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：基于點(diǎn)支護(hù)加固信號(hào)，獲取監(jiān)測(cè)切線i上位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)大于位移速率影響表現(xiàn)閾值qy的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j；

28、增加該監(jiān)測(cè)切線i上位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)大于位移速率影響表現(xiàn)閾值qy的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的支護(hù)；

29、包括以下步驟：

30、獲取相鄰的監(jiān)測(cè)切線i+1和監(jiān)測(cè)切線i-1上的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j)和(i-1，j)處的位移總值wyd(i+1，j)和wyd(i-1，j)；

31、將位移總值wyd(i+1，j)、wyd(i-1，j)和位移值閾值wydn進(jìn)行比較，獲取三者中的最小值，記為點(diǎn)加固目標(biāo)值jgmu(i，j)；即jgmu(i，j)＝min(wyd(i+1，j)，wyd(i-1，j)，wydn)；

32、通過zhwy(i+1，j)＝wyd(i+1，j)-jgmu(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i+1上位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的支護(hù)位移值z(mì)hwy(i+1，j)；

33、通過zhwy(i，j)＝wyd(i，j)-jgmu(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i上位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的支護(hù)位移值z(mì)hwy(i，j)；

34、通過zhwy(i-1，j)＝wyd(i-1，j)-jgmu(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i-1上位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的支護(hù)位移值z(mì)hwy(i-1，j)；

35、對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j)處清除厚度為支護(hù)位移值z(mì)hwy(i+1，j)的隧道壁巖土，增加位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j)處支護(hù)強(qiáng)度；

36、對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i，j)處清除厚度為支護(hù)位移值z(mì)hwy(i，j)的隧道壁巖土，增加位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i，j)處支護(hù)強(qiáng)度；

37、對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i-1，j)處清除厚度為支護(hù)位移值z(mì)hwy(i-1，j)的隧道壁巖土，增加位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i-1，j)處支護(hù)強(qiáng)度；

38、再將位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j)、(i-1，j)處的支護(hù)分別與(i，j)處支護(hù)的端部采用橫向支護(hù)焊接，并在橫向支護(hù)上方增加支護(hù)。

39、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：基于線支護(hù)加固信號(hào)，由監(jiān)測(cè)切線i的一端開始，遍歷計(jì)算并增加該監(jiān)測(cè)切線i上所有位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的支護(hù)；

40、包括以下步驟：

41、獲取相鄰的監(jiān)測(cè)切線i+1和監(jiān)測(cè)切線i-1上的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j+1)、(i+1，j-1)、(i-1，j+1)和(i-1，j-1)處的位移總值wyd(i+1，j+1)、wyd(i+1，j-1)、wyd(i-1，j+1)和wyd(i-1，j+1)；

42、將位移總值wyd(i+1，j+1)、wyd(i+1，j-1)、wyd(i-1，j+1)、wyd(i-1，j+1)和位移值閾值wydn進(jìn)行比較，獲取五者中的最小值，并記為線加固目標(biāo)值jgxu(i，j)；即jgxu(i，j)＝

43、min(wyd(i+1，j+1)，wyd(i+1，j-1)，wyd(i-1，j+1)，wyd(i-1，j-1)，wydn)；

44、通過zhwy(i+1，j+1)＝wyd(i+1，j+1)-jgmu(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i+1上位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j+1的支護(hù)位移值z(mì)hwy(i+1，j+1)；

45、通過zhwy(i+1，j-1)＝wyd(i+1，j-1)-jgmu(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i+1上位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j-1的支護(hù)位移值z(mì)hwy(i+1，j-1)；

46、通過zhwy(i，j)＝wyd(i，j)-jgmu(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i上位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的支護(hù)位移值z(mì)hwy(i，j)；

47、通過zhwy(i-1，j+1)＝wyd(i-1，j+1)-jgmu(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i-1上位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j+1的支護(hù)位移值z(mì)hwy(i-1，j+1)；

48、通過zhwy(i-1，j-1)＝wyd(i-1，j-1)-jgmu(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i-1上位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j-1的支護(hù)位移值z(mì)hwy(i-1，j-1)；

49、對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j+1)處清除厚度為支護(hù)位移值z(mì)hwy(i+1，j+1)的隧道壁巖土，增加位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j+1)處支護(hù)強(qiáng)度；

50、對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j-1)處清除厚度為支護(hù)位移值z(mì)hwy(i+1，j-1)的隧道壁巖土，增加位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j-1)處支護(hù)強(qiáng)度；

51、對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i，j)處清除厚度為支護(hù)位移值z(mì)hwy(i，j)的隧道壁巖土，增加位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i，j)處支護(hù)強(qiáng)度；

52、對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i-1，j+1)處清除厚度為支護(hù)位移值z(mì)hwy(i-1，j+1)的隧道壁巖土，增加位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i-1，j+1)處支護(hù)強(qiáng)度；

53、對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i-1，j-1)處清除厚度為支護(hù)位移值z(mì)hwy(i-1，j-1)的隧道壁巖土，增加位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i-1，j-1)處支護(hù)強(qiáng)度；

54、再將位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(i+1，j+1)、(i+1，j-1)、(i-1，j+1)、(i-1，j-1)處的支護(hù)分別與(i，j)處支護(hù)的端部采用橫向支護(hù)焊接，并在橫向支護(hù)上方增加支護(hù)。

55、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：在線支護(hù)加固信號(hào)下遍歷依次對(duì)監(jiān)測(cè)切線i上位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)大于位移速率影響表現(xiàn)閾值qy的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的支護(hù)進(jìn)行加固過程中，若支護(hù)位移值在前序位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行支護(hù)加固的過程中已調(diào)整位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的支護(hù)位移值，則以調(diào)整后的支護(hù)位移值進(jìn)行該位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的加固。

56、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：一種公路隧道施工期自動(dòng)化監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)，包括：

57、數(shù)據(jù)獲取模塊：用于對(duì)公路隧道施工期內(nèi)已掘進(jìn)的隧道壁以單位徑向長度r為間隔距離設(shè)置監(jiān)測(cè)切線，并將每個(gè)監(jiān)測(cè)切線標(biāo)記為i，其中，i為1、2、3……；

58、在每個(gè)監(jiān)測(cè)切線的隧道壁內(nèi)側(cè)設(shè)置j個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并將每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)記為(i，j)，其中，j為1、2、3……；

59、對(duì)監(jiān)測(cè)切線進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)長記為t(i，j)，監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間為t；并將每次監(jiān)測(cè)時(shí)刻記為n，其中n為1、2、3……；

60、獲取監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在第n次間隔時(shí)間t內(nèi)的位移值，記為wy(i，j，n)；

61、數(shù)據(jù)處理模塊：用于計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)的位移總值wyd(i，j)；并與位移值閾值wydn進(jìn)行比較；得到位移過量信號(hào)；

62、狀態(tài)計(jì)算模塊：基于位移過量信號(hào)，計(jì)算獲取監(jiān)測(cè)切線i中位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)j在監(jiān)測(cè)時(shí)長t(i，j)內(nèi)的位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)；

63、信號(hào)處理模塊：基于位移速率影響表現(xiàn)值q(i，j)計(jì)算獲得監(jiān)測(cè)切線i的支護(hù)結(jié)構(gòu)異常比zhi并與支護(hù)結(jié)構(gòu)異常閾值z(mì)hzy比較得到點(diǎn)支護(hù)加固信號(hào)或者線支護(hù)加固信號(hào)。

64、本發(fā)明的有益效果：

65、本發(fā)明對(duì)隧道內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)切線及位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)定位，通過對(duì)每個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以判斷在施工過程中，位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移狀態(tài)是否穩(wěn)定，進(jìn)一步對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)長內(nèi)每個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變化速率進(jìn)行計(jì)算，以判斷在施工過程中，該位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變化速率是否異常，進(jìn)一步計(jì)算監(jiān)測(cè)切線的支護(hù)結(jié)構(gòu)異常占比，并基于支護(hù)結(jié)構(gòu)異常占比選擇不同的支護(hù)加固方式，以保證隧道壁的施工可以滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，并且基于不同的異常狀態(tài)選擇不同的支護(hù)加固方式，一方面可以提高支護(hù)加固效率，另一方面可以有效節(jié)省支護(hù)加固成本；

66、在監(jiān)測(cè)過程中，基于每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，更好的保證支護(hù)的安全性和準(zhǔn)確性，為隧道施工的支護(hù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，保證隧道開挖的安全性。