专利名称：隧道tsp几何参数全方位测量装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种隧道参数测量装置与方法。
背景技术：
超前地质预报作为隧道信息化动态设计和施工不可或缺的部分，及时预报掌子面前方不良地质情况，以便提前采取有效措施，避免地质灾害的发生，确保隧道施工的安全， 已经得到了工程界的广泛认同。隧道地震勘探法(TSP)是施工期非破坏性长期超前地质预报的主要方法之一，已经成为长大隧道信息化施工中应用最广泛的预报方法之一。炮孔几何参数的测量是TSP数据采集前准备工作的重要环节，对后续处理的准确性至关重要，只有在测量数据准确的前提下，才能保证处理结果的准确性，提高超前地质预报的准确率。TSP超前地质预报所需的炮孔几何参数包括孔深、孔高、孔间距、倾角和方位角，而TSP 203plus系统仅配置有电子测角仪和手持激光测距仪，可较准确的测量炮孔倾角及各炮孔至接收孔距离，而隧道测量环境、方法复杂，无法准确测量孔深、孔高及方位角等参数，影响测量结果的准确性。
发明内容
本发明的目的是为克服上述不足，而提供一种隧道TSP几何参数全方位测量装置与方法，该装置结构简单，易于测量，确保TSP几何参数测量准确性，从而获取准确的几何参数数据，得到与实际地质情况相符的数据处理结果，提高超前地质预报的准确率，真正实现隧道信息化施工。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案隧道TSP几何参数的全方位测量装置，包括深度测量尺，深度测量尺与孔距测量尺垂直设置且两者通过环形固定器可滑动连接，深度测量尺的端部设有水准器底座，水准器底座通过多个脚螺旋连接和调解圆水准器，圆水准器通过竖向固定器与高度测量尺垂直连接，水准器底座接有延伸板，水准器底座、延伸板与深度测量尺平行，圆水准器上设有倾角测量器。所述的圆水准器的一侧设有垂直调节杆，垂直调节杆两端分别设有垂直顶板和方位角测量器，垂直调节杆能在圆水准器所确定的平面内绕方位角测量器所在的一端转动。所述的方位角测量器为一带有双层刻度线的四分之一圆盘。所述的高度测量尺上安装有激光器，激光器可沿高度测量尺滑动。所述的环形固定器既可沿深度测量尺和孔距测量尺滑动，亦可使深度测量尺与孔距测量尺相互转动。所述的脚螺旋有三个。应用上述装置实现隧道TSP几何参数的全方位测量方法，包括以下步骤A.将深度测量尺插入待测炮孔中，通过深度测量尺上的刻度读取炮孔深度值；B.移动孔距测量尺至边墙，将孔距测量尺一端置于邻近炮孔处，读取当前炮孔对应的孔距测量尺刻度值，即为两炮孔间距；
C.通过水准器底座上的调节脚螺旋调平圆水准器，使圆水准器气泡居中，逆时针旋转倾角测量器，使其与水准器底座的延伸板接触，指针所指刻度值即为炮孔倾角。所述的隧道TSP几何参数的全方位测量方法，还包括以下步骤a.左右旋转垂直调节杆，使垂直顶板紧贴隧道边墙，确保垂直调节杆垂直于边墙， 与垂直调节杆相连的方位角测量器上指针所指刻度值即为炮孔方位角；b.调节高度测量尺上的激光器位置，使其与炮孔处于同一水平面上，激光器上指针所指刻度值即为炮孔高度值。本发明装置适应于隧道复杂测量环境，测量方法简单准确，节省测量时间。本发明研究了隧道TSP几何参数的全方位测量方法，解决了隧道复杂测量环境中测量方法复杂，测量时间长等问题。将各几何参数测量仪器连接在一起，与前人研究相比， 更适应于隧道复杂测量环境，测量方法简单准确，节省测量时间。本发明解决了隧道复杂测量环境中测量方法复杂，测量时间长等问题，具有以下优点1、可同时测量TSP炮点几何参数；2、竖向固定器可保证高度测量尺与地面垂直；3、测量人员可分工、同时或单独测量，节省测量时间；4、圆水准器的设置可确定水准面，提高倾角测量数据的准确性；5、激光器用于确定炮孔所在平面，提高炮孔高度测量数据的准确性；6、垂直顶板可确保垂直调节杆与隧道边墙垂直，提高方位角测量数据的准确性。
图1是本发明结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为方位角测量器结构示意4为环形固定器三维结构视5为竖向固定器三维结构视图其中1.深度测量尺；2.孔距测量尺；3.环形固定器；4.圆水准器；5.水准器底座；6.脚螺旋；7.垂直调节杆；8.垂直顶板；9、倾角测量器；10、延伸板；11、高度测量尺； 12、激光器；13、方位角测量器；14、竖向固定器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。一隧道TSP几何参数的全方位测量装置，包括深度测量尺1，深度测量尺1与孔距测量尺2垂直设置且两者通过环形固定器3连接，环形固定器3既可沿深度测量尺1和孔距测量尺2滑动，亦可绕深度测量尺1转动，深度测量尺1的端部设有水准器底座5，水准器底座5通过多个(优选三个)脚螺旋6连接和调平圆水准器4，圆水准器4通过竖向固定器 14与高度测量尺11垂直连接，水准器底座5接有延伸板10，水准器底座5、延伸板10与深度测量尺1平行，圆水准器4上设有倾角测量器9。所述的圆水准器4的一侧设有垂直调节杆7，垂直调节杆7两端分别设有垂直顶板8和方位角测量器13，垂直调节杆7能在圆水准器4所确定的平面内绕方位角测量器13所在的一端转动。所述的方位角测量器为一带有双层刻度线的四分之一圆盘。所述的高度测量尺11上安装有激光器12，激光器12可沿高度测量尺11滑动。一种隧道TSP几何参数的全方位测量方法，包括以下步骤A.将深度测量尺1插入待测炮孔中，通过深度测量尺1上的刻度读取炮孔深度值；B.移动孔距测量尺2至边墙，将孔距测量尺2 —端置于邻近炮孔处，读取当前炮孔对应的孔距测量尺2刻度值，即为两炮孔间距；C.通过水准器底座5上的三个脚螺旋6调平，使圆水准器4气泡居中，逆时针旋转倾角测量器9，使其与水准器底座延伸板10接触，指针所指刻度值即为炮孔倾角；D.左右旋转垂直调节杆7，使垂直顶板8紧贴隧道边墙，确保垂直调节杆垂直于边墙，与垂直调节杆7相连的方位角测量器13上指针所指刻度值即为炮孔方位角；E.调节高度测量尺11上的激光器12位置，使其与炮孔处于同一水平面上，激光器上指针所指刻度值即为炮孔高度值。深度测量尺和孔距测量尺通过环形固定器可滑动连接，环形固定器可沿深度测量尺或孔距测量尺移动；水准器底座、延伸板与深度测量尺平行；通过调节水准器底座上的三个脚螺旋，使圆水准器气泡居中，与圆水准器相连的垂直调节杆可在水平面内以图1圆水准器右前方(图2右下方)棱边为轴线左右旋转，使垂直顶板紧贴隧道边墙，确保垂直调节杆垂直于边墙，随垂直调节杆左右旋转的方位角测量器测得炮孔方位角；竖向固定器轴线与圆水准器面垂直，以保证高度测量尺垂直于水平面，通过上下移动高度测量尺上的激光器，确定炮孔所在水平面。
权利要求
1.隧道TSP几何参数的全方位测量装置，其特征是，包括深度测量尺，深度测量尺与孔距测量尺垂直设置且两者通过环形固定器可滑动连接，深度测量尺的端部设有水准器底座，水准器底座通过多个脚螺旋连接和调解圆水准器，圆水准器通过竖向固定器与高度测量尺垂直连接，水准器底座接有延伸板，水准器底座、延伸板与深度测量尺平行，圆水准器上设有倾角测量器。
2.根据权利要求1所述的隧道TSP几何参数的全方位测量装置，其特征是，所述的圆水准器的一侧设有垂直调节杆，垂直调节杆两端分别设有垂直顶板和方位角测量器，垂直调节杆能在圆水准器所确定的平面内绕方位角测量器所在的一端转动。
3.根据权利要求1或2所述的隧道TSP几何参数的全方位测量装置，其特征是，所述的高度测量尺上安装有可滑动的激光器。
4.根据权利要求1所述的隧道TSP几何参数的全方位测量装置，其特征是，所述的脚螺旋有三个。
5.根据权利要求2所述的隧道TSP几何参数的全方位测量装置，其特征是，所述的方位角测量器为一带有双层刻度线的四分之一圆盘。
6.应用权利要求1所述装置实现隧道TSP几何参数的全方位测量方法，其特征是，包括以下步骤A.将深度测量尺插入待测炮孔中，通过深度测量尺上的刻度读取炮孔深度值；B.移动孔距测量尺至边墙，将孔距测量尺一端置于邻近炮孔处，读取当前炮孔对应的孔距测量尺刻度值，即为两炮孔间距；C.通过水准器底座上的调节脚螺旋调平圆水准器，使圆水准器气泡居中，逆时针旋转倾角测量器，使其与水准器底座的延伸板接触，指针所指刻度值即为炮孔倾角。
7.根据权利要求6所述的隧道TSP几何参数的全方位测量方法，其特征是，还包括以下步骤a.左右旋转垂直调节杆，使垂直顶板紧贴隧道边墙，确保垂直调节杆垂直于边墙，与垂直调节杆相连的方位角测量器上指针所指刻度值即为炮孔方位角；b.调节高度测量尺上的激光器位置，使其与炮孔处于同一水平面上，激光器上指针所指刻度值即为炮孔高度值。
全文摘要
本发明涉及隧道TSP几何参数全方位测量装置与方法，该装置包括深度测量尺，深度测量尺与孔距测量尺垂直设置且两者通过环形固定器可滑动连接，深度测量尺的端部设有水准器底座，水准器底座通过多个脚螺旋连接和调解圆水准器，圆水准器通过竖向固定器与高度测量尺垂直连接，水准器底座接有延伸板，水准器底座、延伸板与深度测量尺平行，圆水准器上设有倾角测量器。本发明可同时测量TSP炮点几何参数，适应于隧道复杂测量环境，测量方法简单准确，节省测量时间。
文档编号G01D21/02GK102322896SQ201110226548
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者周宗青, 张庆松, 李利平, 李术才, 石少帅, 许振浩 申请人:山东大学