一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置的制作方法

本发明属于隧道以及地下工程领域，具体涉及一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置。

背景技术：

1、隧道地质力学模型试验是以相似原理为基础对特定工程地质问题进行缩尺研究的一种方法。常用于地下洞室、高边坡等结构在开挖过程中以及外荷载作用下的变形破坏机理、稳定性分析的研究。隧道地质力学模型可以比较全面真实地模拟复杂的地质构造,发现一些新的力学现象和规律,为建立新的理论和数学模型提供依据。由于地质力学模型材料变形模量比较低,只有在修正刚化影响的基础上才能计算应力,所以变形是主要测量内容。

2、然而，传统测量是采用多个百分表和千分表进行测量，数据量大。在隧道地质力学模型试验研究中由于对隧道进行了缩尺，采用传统的测量方法对模型试验过程中的地表沉降测量工作量较大。因此解决隧道地质力学模型试验过程中地表沉降测量精度低，时效性差，后期处理复杂的问题变得十分重要。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，利用高精度激光位移传感器、拉线位移传感器、步进电机，解决了隧道地质力学模型试验过程中地表沉降变形测量工作量大的问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型包括支撑装置，支撑装置上设置有滑轨，滑轨上设置有钢片，钢片下方吊装有若干激光位移传感器，滑轨的两端分别设置有步进电机和拉线位移传感器，步进电机的输出轴连接钢片，拉线位移传感器的拉线连接钢片，拉线位移传感器和所有激光位移传感器均连接数据采集系统。

3、所有激光位移传感器置于支撑装置的下方。

4、支撑装置包块第一杆件和第二杆件，第一杆件和第二杆件的平行设置。

5、支撑装置的两端均设置有橡胶支座。

6、第一杆件和第二杆件均采用伸缩杆。

7、步进电机的输出轴通过联轴器连接螺纹杆，螺纹杆连接钢片。

8、支撑装置上设置有调平系统，滑轨置于调平系统上。

9、滑轨与支撑装置平行设置。

10、钢片下部吊装有固定杆，激光位移传感器通过螺栓固定在固定杆的下端。

11、钢片与有固定杆间通过焊接连接。

12、与现有技术相比，本实用新型将支撑装置固定在隧道模型上方，在发生沉降时，步进电机控制钢片移动，使激光位移传感器采集地表断面位置的数据，并发送至数据采集系统，数据采集系统通过拉线位移传感器同步采集激光位移传感器的位置，从而得到沉降位置的数据，本装置实现了在岩土模型试验中多种隧道模型的快速精密测量，具有自动化、高适应性、时效性的优点。通过对激光位移传感器和拉线位移传感器采集的数据进行处理，将同一断面不同阶段的地表沉降进行比较，可以更为直观的对开挖过程中隧道模型的地表沉降的变化过程与趋势进行探究。

13、进一步的，本实用新型在支撑装置的两端均设置有橡胶支座，

技术特征：

1.一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，包括支撑装置(4)，支撑装置(4)上设置有滑轨(2-1)，滑轨(2-1)上设置有钢片(1-3)，钢片(1-3)下方吊装有若干激光位移传感器(1-1)，滑轨(2-1)的两端分别设置有步进电机(2-2)和拉线位移传感器(1-2)，步进电机(2-2)的输出轴连接钢片(1-3)，拉线位移传感器(1-2)的拉线连接钢片(1-3)，拉线位移传感器(1-2)和所有激光位移传感器(1-1)均连接数据采集系统(3)。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，所有激光位移传感器(1-1)置于支撑装置(4)的下方。

3.根据权利要求1所述的一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，支撑装置(4)包块第一杆件(4-1)和第二杆件(4-2)，第一杆件(4-1)和第二杆件(4-2)的平行设置。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，支撑装置(4)的两端均设置有橡胶支座。

5.根据权利要求3所述的一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，第一杆件(4-1)和第二杆件(4-2)均采用伸缩杆。

6.根据权利要求1所述的一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，步进电机(2-2)的输出轴通过联轴器连接螺纹杆，螺纹杆连接钢片(1-3)。

7.根据权利要求1所述的一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，支撑装置(4)上设置有调平系统(5)，滑轨(2-1)置于调平系统(5)上。

8.根据权利要求1所述的一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，滑轨(2-1)与支撑装置(4)平行设置。

9.根据权利要求1所述的一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，钢片(1-3)下部吊装有固定杆(1-4)，激光位移传感器(1-1)通过螺栓固定在固定杆(1-4)的下端。

10.根据权利要求9所述的一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，其特征在于，钢片(1-3)与有固定杆(1-4)间通过焊接连接。

技术总结
本技术属于隧道以及地下工程领域，公开了一种用于隧道地质力学模型试验地表沉降测量装置，本技术将支撑装置固定在隧道模型上方，在发生沉降时，步进电机控制钢片移动，使激光位移传感器采集地表断面位置的数据，并发送至数据采集系统，数据采集系统通过拉线位移传感器同步采集激光位移传感器的位置，从而得到沉降位置的数据，本装置实现了在岩土模型试验中多种隧道模型的快速精密测量，具有自动化、高适应性、时效性的优点。通过对激光位移传感器和拉线位移传感器采集的数据进行处理，将同一断面不同阶段的地表沉降进行比较，可以更为直观的对开挖过程中隧道模型的地表沉降的变化过程与趋势进行探究。

技术研发人员：高强,余帮油,行卓航,夏冬,翁效林,韩巍巍
受保护的技术使用者：广州地铁设计研究院股份有限公司
技术研发日：20221215
技术公布日：2024/1/12