专利名称：穿越地裂缝带隧道底部脱空监测仪及监测方法
技术领域：
本发明属于地裂缝带脱空监测技术领域，具体涉及一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测仪及监测方法。
背景技术：
地裂缝是一种常见的地质灾害，在全世界许多国家都有发现，例如中国、美国、土耳其、泰国、利比亚。我国地裂缝的分布十分广泛，随着城市化进程的加快，地裂缝的发展具有范围不断扩大、危害不断加重的趋势。由于地铁属于长线工程，不能采取常规避让的方法避开地裂缝，因而要求地铁隧道必须安全地穿越地裂缝。已有的研究发现，当地裂缝活动时，由于地铁隧道横穿地裂缝，随着地裂缝上盘的沉降，位于上盘的分段地铁隧道底部近地裂缝处会出现一定范围的脱空，进而影响整个结构受力性能发生根本性改变。目前，在穿越地裂缝的隧道底部脱空监测中多采用在隧道底部预先埋置一些测试元件，例如电阻式位移计或者压力盒。当利用压力盒进行隧道底部脱空范围的监测时，可在隧道底部安装一到两排压力盒，根据读数变化即可确定隧道底部是否出现脱空现象。压力盒的接触压力趋近于O时，就可断定压力盒所在位置的隧道底部已出现脱空现象。但是，由于脱空区域难以确定，因而如果测试元件布置的密度过小，则会导致测试范围不够精确；如果测试元件布置的密度过大，则会导致测试元件之间产生影响，读数不准确，同时也会使测试成本过高。地质雷达是一种采用高科技手段，以其高分辨率和高准确率，能快速、高效地进行无损检测，在隧道工程质量检测中得到广泛的应用，尤其在工程调查及缺陷探测方面。应用地质雷达，可对脱空区定期进行探测。但是，由于脱空区的介质比较复杂，雷达波在脱空区的波速无法准确给定；其次，第二界面的反射波特征很难确认，从而导致脱空区的高度无法准确定量。地质雷达不能进行实时监测，对隧道底部脱空范围的形成不能及时预测，并且雷达应用繁琐，费用较高。通过实时监测地裂缝活动时隧道底部的脱空范围，及时采取预防和补救措施，对地铁的安全运行具有巨大的技术保障作用。因而，确定隧道底部脱空范围成为地铁隧道安全运行监控亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测仪及监测方法。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测仪，该监测仪包括设置于隧道底部近地裂缝处的云台以及设置于云台上的激光测距仪。所述监测仪还包括脱空监控系统，脱空监控系统包括与云台相连的转向控制器、与激光测距仪相连的数据处理系统以及用于控制激光测距仪启停的激光控制开关，转向控制器以及激光控制开关分别与数据处理系统相连。所述监测仪还包括设置于云台上的摄像头，摄像头与数据处理系统相连。一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测方法，包括以下步骤:I)在跨地裂缝的分段隧道的底部中心位置预埋连接件，连接件位于所述分段隧道的近地裂缝端，在连接件上安装云台，然后将激光测距仪安装于云台上；2)利用数据处理系统控制激光测距仪对脱空监测数据进行定时自动采集。所述脱空监测数据包括纵向脱空范围以及横向脱空范围。所述纵向脱空范围的采集方法为:通过云台使激光测距仪沿隧道轴向测量脱空区域的延伸距离。所述横向脱空范围的采集方法为:通过云台使激光测距仪由原点向左旋转α °，测得距离I1，然后使激光测距仪由原点向右旋转α °，测得距离I2，利用公式
权利要求
1.一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测仪，其特征在于:该监测仪包括设置于隧道底部近地裂缝处的云台(I)以及设置于云台(I)上的激光测距仪。
2.根据权利要求1所述一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测仪，其特征在于:所述监测仪还包括脱空监控系统(3)，脱空监控系统(3)包括与云台(I)相连的转向控制器(33)、与激光测距仪相连的数据处理系统(32)以及用于控制激光测距仪启停的激光控制开关(31)，转向控制器以及激光控制开关分别与数据处理系统相连。
3.根据权利要求2所述一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测仪，其特征在于:所述监测仪还包括设置于云台(I)上的摄像头(4)，摄像头(4)与数据处理系统(32)相连。
4.一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)在跨地裂缝的分段隧道的底部中心位置预埋连接件，连接件位于所述分段隧道的近地裂缝端，在连接件上安装云台，然后将激光测距仪安装于云台上； 2)利用数据处理系统控制激光测距仪对脱空监测数据进行定时自动采集。
5.根据权利要求4所述一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测方法，其特征在于:所述脱空监测数据包括纵向脱空范围以及横向脱空范围。
6.根据权利要求5所述一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测方法，其特征在于:所述纵向脱空范围的采集方法为:通过云台使激光测距仪沿隧道轴向测量脱空区域的延伸距离。
7.根据权利要求5所述一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测方法，其特征在于:所述横向脱空范围的采集方法为:通过云台使激光测距仪由原点向左旋转α °，测得距离I1，然后使激光测距仪由原点向右 旋转α °，测得距离I2，利用公式
全文摘要
本发明提供一种穿越地裂缝带隧道底部脱空监测仪及监测方法该监测仪包括设置于隧道底部近地裂缝处的云台以及设置于云台上的激光测距仪，在跨地裂缝的分段隧道的底部中心位置预埋连接件，在连接件上安装云台，然后将激光测距仪安装于云台上；利用安装于数据处理系统内的数据控制软件控制激光测距仪对脱空监测数据进行定时自动采集；本发明所述监测仪利用激光测距仪的测距原理，不仅结构简单，容易操作、成本低廉，而且可以对脱空区域进行实时的监测，及时获得脱空区域的变化情况。
文档编号H04N5/232GK103115608SQ20131004460
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者李凯玲, 门玉明, 谭双良, 吕杰, 吴艳武, 蒋登枝, 王继阳 申请人:长安大学