一種用于隧道監測點布設的裝置及其操作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于隧道監測點布設的裝置，包括底座、支柱、轉軸、柱狀滑輪、重錘、橫梁、刻度盤和激光發射器，激光發射器包括斷面定位激光發射器、監測點定位激光發射器；刻度盤包括監測點定位刻度盤和斷面定位刻度盤，支柱固定于底座中心位置，轉軸通過柱狀滑輪嵌套連接在支柱頂端，橫梁貫穿于轉軸上，監測點定位激光發射器固定于橫梁中心，斷面定位激光發射器連接在橫梁兩端；監測點定位刻度盤固定于監測點定位激光發射器兩側，斷面定位刻度盤固定在斷面定位激光發射器的內側；本發明保證三個監測點位于同一監測斷面上，并保證該監測斷面與隧道軸線方向垂直，提高了監測結果的精度；可實現不同間距的監測斷面位置，方便了監測斷面的布設。
【專利說明】一種用于隧道監測點布設的裝置及其操作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于隧道監測點布設的裝置及其操作方法。
【背景技術】
[0002]隨著對地下工程的受力特點及其復雜性認識的加深，自20世紀50年代以來，國際上就開始通過對地下工程的現場量測來監視圍巖和支護的穩定性，并應用現場量測結果修正設計和指導施工。現場測量原理主要是根據現場量測所得數據進行數值分析和理論解析，做出更為接近工程世紀的判斷，以此來修正支護參數和指導施工。
[0003]拱頂下沉及周邊位移是監控量測的必測項目，其方法為，通過在一個斷面上埋設三個測點，用來收斂計測量獲得相應數據，但是，目前的測量方法中測點的埋設方法精度不高，難以保證三個測點在同一斷面，并難以保證在斷面垂直于隧道軸線，影響測量數據的真實性。
[0004]發明專利(申請號:201110226579X)公開了一種隧道監控量測點及TSP炮孔布設裝置與方法，解決了監控量測中布設斷面難以垂直隧道軸線問題，同時該裝置可用于隧道TSP炮孔的布設，節省TSP參數測量時間；但是，該裝置僅能進行平面位置確定，無法同時確定下個監測斷面的位置，操作相對復雜，對隧道正常施工影響較大，實用性不強，無法實現隧道監測點的三維連續定位。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是為了解決上述問題，提出一種用于隧道監測點布設的裝置及其操作方法，該裝置保證三個監測點位于同一平面，且該平面垂直于隧道軸線方向，確定不同間距的監測面的位置。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0007]一種用于隧道監測點布設的裝置，包括底座、支柱、轉軸、柱狀滑輪、重錘、橫梁、刻度盤和激光發射器，其中，激光發射器包括斷面定位激光發射器、監測點定位激光發射器；刻度盤包括監測點定位刻度盤和斷面定位刻度盤，支柱固定于底座中心位置，轉軸通過柱狀滑輪嵌套連接在支柱頂端，橫梁貫穿于轉軸上，監測點定位激光發射器固定于橫梁中心，斷面定位激光發射器連接在橫梁兩端；監測點定位刻度盤固定于監測點定位激光發射器兩側，斷面定位刻度盤固定在斷面定位激光發射器的內側，重錘連接橫梁，指針固定于重錘上，且指針垂直指向橫梁中心。
[0008]所述底座為菱形結構，且該菱形結構的兩條對角線中一條與橫梁平行，一條垂直于橫梁。
[0009]所述支柱為圓筒狀結構，垂直固定于底座平面上。
[0010]所述柱狀滑輪為圓柱狀結構，嵌套在轉軸上固定于支柱上，帶動轉軸自由轉動。
[0011]所述橫梁與轉軸之間為扦插式連接方式，橫梁繞轉軸轉動，且平行于底座平面。
[0012]所述監測點定位激光發射器，垂直于橫梁固定，且繞橫梁自由轉動。[0013]所述監測點定位刻度盤，與橫梁固定連接，使其刻度盤上270°標志與重錘軸線方向重合，O°標志與水平方向重合。
[0014]所述監測斷面定位激光發射器，平行于橫梁固定，且在水平方向自由轉動。
[0015]所述斷面定位刻度盤，與橫梁固定連接，且刻度盤上且O °標志的方向與橫梁方向—致。
[0016]所述重錘為四棱錐式結構，并在重錘軸線方向設有指針，用于確定重錘軸線位置。
[0017]一種基于上述裝置的操作方法，具體包括步驟:
[0018]I)選定監測點1:按照隧道軸線方向，選取監測點I，并進行整平處理，確保該處巖體表面與隧道軸線方向平行；
[0019]2)調節監測點定位發射激光器，使監測點定位發射激光器發出的激光與監測點定位刻度盤O°方向重合；
[0020]3)將裝置放置在監測點I的位置，并使菱形底座橫梁平行的對角線與隧道軸線方向一致；
[0021]4)選定監測點I1:手持支柱部位，使得轉軸和橫梁自由轉動，打開監測點定位發射激光器，待重錘位置穩定，在激光點處做標記，為監測點II;
[0022]5)確定監測點II1:調節監測點定位發射激光器，使之在隧道同一斷面內轉動，并使激光點落在隧道拱頂軸線上，此為監測點III，記錄刻度盤刻度，在確定下個斷面拱頂監測點位置時，根據角度確定監測點III的位置；
[0023]6)根據公式L/H=tani3，其中，H為裝置高，β為斷面定位刻度盤刻度，L為確定的斷面間距，通過調節激光發射器的角度，由激光點位置確定相鄰斷面位置，整平，標記，此為監測點IV，即下個監測斷面的監測點I，同時，該角度亦用于下個監測斷面位置的確定；
[0024]7)將裝置移動至監測點IV，重復I) -6)可實現監測點的連續布設。
[0025]本發明的工作原理為:通過底座使裝置與隧道軸線垂直布設，利用重錘的重力作用，使得轉軸與支柱發生相對轉動，橫梁與轉軸發生相對轉動，從而保證橫梁處于水平方向，垂直于橫梁的監測點定位激光發射器就確定水平方向的另一監測點，通過旋轉監測點定位激光發射器，又確定拱頂監測點位置，從而保證三個監測點位于同一平面，且該平面垂直于隧道軸線方向；在橫梁兩端設置斷面定位激光發射器，根據要求，確定不同間距的監測面的位置。
[0026]本發明的有益效果為:
[0027]1、結構簡單、易于操作，對隧道施工影響小；
[0028]2、保證三個監測點位于同一監測斷面上，并保證該監測斷面與隧道軸線方向垂直，提高了監測結果的精度；
[0029]3、可實現不同間距的監測斷面位置確定，方便了監測斷面的布設，可實現監測點三維連續布設。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明的結構示意圖；
[0031]圖2為本發明的斷面定位激光發射裝置結構圖；
[0032]圖3為本發明的橫梁部位細節圖。[0033]其中，1、底座；2、支柱；3、柱狀滑輪；4、橫梁；5、轉軸；6、監測點定位激光發射器；
7、指針；8、斷面定位激光發射器；9、重錘；10、監測點定位刻度盤；11、斷面定位刻度盤。
【具體實施方式】:
[0034]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0035]如圖1、圖2、圖3所示，一種用于隧道監測點布設的裝置，包括底座1、支柱2、轉軸
5、柱狀滑輪3、重錘9、橫梁4、刻度盤和激光發射器，其中，激光發射器包括斷面定位激光發射器8、監測點定位激光發射器6 ;刻度盤包括監測點定位刻度盤10和斷面定位刻度盤11，支柱2固定于底座I中心位置，轉軸5通過柱狀滑輪3嵌套連接在支柱2頂端，橫梁4貫穿于轉軸5上，監測點定位激光發射器6固定于橫梁4中心，斷面定位激光發射器8連接在橫梁4兩端；監測點定位刻度盤10固定于監測點定位激光發射器6兩側，斷面定位刻度盤11固定在斷面定位激光發射器8的內側，重錘9連接橫梁4，指針7固定于重錘9上，且指針7垂直指向橫梁4中心。
[0036]底座I為菱形結構，且該菱形結構的兩條對角線中一條與橫梁4平行，一條垂直于橫梁4。
[0037]支柱2為圓筒狀結構，垂直固定于底座I平面上。
[0038]柱狀滑輪3為圓柱狀結構，嵌套在轉軸5上固定于支柱2上，帶動轉軸5自由轉動。
[0039]橫梁4與轉軸5之間為扦插式連接方式，橫梁4繞轉軸5轉動，且平行于底座I平面。
[0040]監測點定位刻度盤10，與橫梁4固定連接，使其刻度盤上270°標志與重錘軸線方向重合，O°標志與水平方向重合。
[0041 ] 斷面定位刻度盤11，與橫梁4固定連接，且刻度盤上且O °標志的方向與橫梁4方
向一致。
[0042]重錘9為四棱錐式結構，并在軸線方向設有指針7，用于確定重錘軸線位置。
[0043]一種基于上述裝置的操作方法，具體包括步驟:
[0044]I)選定監測點1:按照隧道軸線方向，選取監測點I，并進行整平處理，確保該處巖體表面與隧道軸線方向平行；
[0045]2)調節監測點定位發射激光器6，使監測點定位發射激光器6發出的激光與監測點定位刻度盤10的0°方向重合；
[0046]3)將裝置放置在監測點I的位置，并使菱形底座I兩對角連線與隧道軸線方向一致；
[0047]4)選定監測點I1:手持支柱2部位，使得轉軸5和橫梁4可以自由轉動，打開監測點定位發射激光器6，待重錘9位置穩定，在激光點處做標記，為監測點II ；
[0048]5)確定監測點II1:調節監測點定位發射激光器6，使之在隧道同一斷面內轉動，并使激光點落在隧道拱頂軸線上，此為監測點III，記錄刻度盤刻度，在確定下個斷面拱頂監測點位置時，根據角度確定監測點III的位置；
[0049]6)根據公式L/H=tani3，其中，H為裝置高，β為斷面定位刻度盤刻度，L為確定的斷面間距，通過調節監測點定位發射激光器6的角度，由激光點位置確定相鄰斷面位置，整平，標記，此為監測點IV，即下個監測斷面的監測點I，同時，該角度亦用于下個監測斷面位置的確定；
[0050]7)將裝置移動至監測點IV，重復2) -6)可實現監測點的連續布設。
[0051]通過底座I使裝置與隧道軸線垂直布設，利用重錘9的重力作用，使得轉軸5與支柱2發生相對轉動,橫梁4與轉軸5發生相對轉動,從而保證橫梁4處于水平方向，垂直于橫梁4的監測點定位激光發射器6就可以確定水平方向的另一監測點，通過旋轉監測點定位激光發射器6，又可以確定拱頂監測點位置，從而保證三個監測點位于同一平面，且該平面垂直于隧道軸線方向；在橫梁4兩端設置斷面定位激光發射器8，可以根據要求，確定不同間距的監測面的位置。
[0052]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種用于隧道監測點布設的裝置，其特征是:包括底座、支柱、轉軸、柱狀滑輪、重錘、橫梁、刻度盤和激光發射器，其中，激光發射器包括斷面定位激光發射器、監測點定位激光發射器；刻度盤包括監測點定位刻度盤和斷面定位刻度盤，支柱固定于底座中心位置，轉軸通過柱狀滑輪嵌套連接在支柱頂端，橫梁貫穿于轉軸上，監測點定位激光發射器固定于橫梁中心，斷面定位激光發射器連接在橫梁兩端；監測點定位刻度盤固定于監測點定位激光發射器兩側，斷面定位刻度盤固定在斷面定位激光發射器的內側，重錘連接橫梁，指針固定于重錘上，且指針垂直指向橫梁中心。
2.如權利要求1所述的一種用于隧道監測點布設的裝置，其特征是:所述底座為菱形結構，且該菱形結構的兩條對角線中一條與橫梁平行，一條垂直于橫梁。
3.如權利要求1所述的一種用于隧道監測點布設的裝置，其特征是:所述支柱為圓筒狀結構， 垂直固定于底座平面上。
4.如權利要求1所述的一種用于隧道監測點布設的裝置，其特征是:所述柱狀滑輪為圓柱狀結構，嵌套在轉軸上固定于支柱上，帶動轉軸自由轉動。
5.如權利要求1所述的一種用于隧道監測點布設的裝置，其特征是:所述橫梁與轉軸之間為扦插式連接方式，橫梁繞轉軸轉動，且平行于底座平面。
6.如權利要求1所述的一種用于隧道監測點布設的裝置，其特征是:所述監測點定位刻度盤，與橫梁固定連接，使其刻度盤上270°標志與重錘軸線方向重合，0°標志與水平方向重合。
7.如權利要求1所述的一種用于隧道監測點布設的裝置，其特征是所述監測點定位激光發射器，垂直于橫梁固定，且繞橫梁自由轉動。
8.如權利要求1所述的一種用于隧道監測點布設的裝置，其特征是:所述斷面定位刻度盤，與橫梁固定連接，平行于橫梁固定，且可在水平方向自由轉動，且刻度盤上且0°標志的方向與橫梁方向一致。
9.如權利要求1所述的一種用于隧道監測點布設的裝置，其特征是:所述重錘為四棱錐式結構，并在重錘垂線方向設有指針，用于確定重錘軸線位置。
10.一種基于上述裝置的操作方法，其特征是:具體包括步驟: 1)選定監測點1:按照隧道軸線方向，選取監測點I，并進行整平處理，確保該處巖體表面與隧道軸線方向平行； 2)調節監測點定位發射激光器，使之與0°方向重合； 3)將裝置放置在監測點I的位置，并使菱形底座兩對角連線與隧道軸線方向一致； 4)選定監測點I1:手持支柱部位，使得轉軸和橫梁自由轉動，打開監測點定位發射激光器，待重錘位置穩定，在激光點處做標記，為監測點II ； 5)確定監測點II1:調節監測點定位發射激光器，使之在隧道同一斷面內轉動，并使激光點落在隧道拱頂軸線上，此為監測點III，記錄刻度盤刻度，在接下來的循環操作中，根據角度確定監測點III的位置； 6)根據公式L/H=tani3，其中，H為裝置高，β為斷面定位刻度盤刻度，L為確定的斷面間距，通過調節監測點定位發射激光器的角度，由激光點位置確定相鄰斷面位置，整平，標記，此為監測點IV，即下個監測斷面的監測點I，同時，該角度亦用于下個監測斷面位置的確定；7)將裝置移動至監測點I`V，重復2) -6)可實現監測點的連續布設。
【文檔編號】G01C15/02GK103604425SQ201310600690
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】李術才, 劉洪亮, 李利平, 石少帥, 周宗青, 王旌, 胡聰 申請人:山東大學