隧道拱頂沉降自動測量報警儀器及使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及隧道現場測量技術領域，尤其涉及一種用于隧道拱頂沉降的現場自動測量報警儀器及使用方法。
【背景技術】
[0002]我國鐵路、公路建設過程中，隧道所占比例越來越重。在隧道建設工程中，在隧道進洞的洞口淺埋段或是圍巖破碎帶極易發生拱頂開裂下沉甚至塌方事故，尤其是在圍巖破碎淺埋地段，事故危險性極高。目前，隧道拱頂下沉測量主要依賴于監測人員與監測儀器，測量的頻率不一而同，不能實時連續監測危險隧道拱頂下沉變化，對于劇烈的變形不能快速有效的發出警報。因此，為了避免拱頂下沉所帶來的工程事故的發生，需要對拱頂沉降測量進行長期不間斷的有效測量并在發生較大變形時快速發出警報，避免事故造成人員傷亡。所以，隧道拱頂沉降自動測量報警儀器與使用方法的研究是非常重要的。
[0003]現有技術對隧道拱頂沉降的現場測量工作仍在不斷完善之中，所采用的設備、操作過程、數據處理都略顯復雜且不及時，特別是現場測試后需要進行較長時間的數據處理工作，工作效率低，不能及時快速的發出沉降報警信號。
【發明內容】
[0004]為解決現有技術存在的不足，本發明公開了隧道拱頂沉降自動測量報警儀器及使用方法，便于對隧道拱頂下沉自動測量及預警防范工作的開展。
[0005]為實現上述目的，本發明的具體方案如下:
[0006]隧道拱頂沉降自動測量報警儀器，包括多個錨固探頭，所述多個錨固探頭分別通過各自的連接桿線與綜合位移計連接，所述綜合位移計與數據處理及報警系統相連，錨固探頭將測量的信號通過連接桿線與綜合位移計傳送至數據處理及報警系統，數據處理及報警系統根據接收的信號得到隧道拱頂沉降速度及累計沉降量，當隧道拱頂沉降速度或累計沉降量達到或超過預警閥值后，數據處理及報警系統啟動報警信號進行報警。
[0007]所述綜合位移計位于儀器保護套管內，儀器保護套管與緊固托板固定連接，緊固托板的上部及下部分別設置有緊固膨脹螺栓。
[0008]所述綜合位移計通過連結構件穿過緊固托板與數據處理及報警系統相連接，數據處理及報警系統上部設有液晶顯示屏，系統中部還設有開關、置零、設置和測量四個按鍵，下部設有可以發出報警信號的擴音裝置。
[0009]所述連接桿線穿過支撐托板，支撐托板與儀器保護套管固定連接。
[0010]所述多個錨固探頭以對稱布置的方式與綜合位移計相連，且以中間的錨固探頭與綜合位移計的連接桿線為中心軸線且長度最長，以中間的錨固探頭與綜合位移計的連接桿線為軸線，在其兩側的連接桿線按照等間距依次遞減對稱布置，錨固探頭的數量可以根據工程現場圍巖實際情況進行調節，提高該儀器的適用范圍，同時可以將該儀器應用到工程風險較高的地方，對于高風險位置進行實時監測。
[0011]所述儀器可以放置在隧道淺埋段、進出口段或是圍巖較破碎段。
[0012]所述儀器安裝完成后，按開關按鈕打開儀器，按置零按鈕將儀器內數據清零，按設置按鈕，儀器內液晶顯示屏幕可顯示，設置測量間隔時間、沉降速度預警閥值、累計沉降量預警閥值，設置完成后按測量按鈕即可開始自動測量；當所測沉降速度或累計沉降量達到或超過預警閥值后，報警信號通過擴音裝置發出報警聲。
[0013]隧道拱頂沉降自動測量報警儀器使用方法，包括以下使用步驟:
[0014](I)在隧道淺埋段、進出口段或是圍巖較破碎段，根據所選擇拱頂沉降自動測量報警儀器的尺寸，在隧道拱頂進行鉆孔；
[0015](2)鉆孔完成后，在鉆孔內裝入錨固劑，同時將拱頂沉降自動測量報警儀器的錨固探頭插入，并灌注少量水泥砂漿使儀器快速有效固定在孔內；
[0016](3)儀器下方緊固托板與隧道圍巖緊密接觸，在緊固膨脹螺栓孔位置利用沖擊鉆鉆孔，然后將緊固碰撞螺栓擰入，將儀器進一步固定；
[0017](4)儀器安裝固定完成后，按開關按鈕打開儀器，按置零按鈕將儀器內數據清零，按設置按鈕，儀器內液晶顯示屏幕可顯示，設置測量間隔時間、沉降速度預警閥值、累計沉降量預警閥值，設置完成后按測量按鈕即可開始自動測量；
[0018](5)當所測沉降速度或累計沉降量達到或超過預警閥值后，報警信號通過擴音裝置發出報警聲，此時應盡快撤離施工人員，采取相應工程措施，保證施工安全。
[0019]步驟四中，測量方式:儀器固定完成后開始測量，錨固探頭會與綜合位移計連接，錨固探頭與圍巖蝕錨固在一起的，圍巖變化必定導致錨固探頭的移動，因為與綜合位移計相連接，位移計有變化就可以傳輸到數據處理及報警系統上。檢測到的數據只是計算前后兩次的差值以及最后一個測量與第一次測量的累計差值；各類預警閥值是可以根據實際情況或國家標準來設定。
[0020]本發明的有益效果:
[0021]隧道拱頂沉降自動測量報警儀器可以用于隧道淺埋地段、隧道進出口段以及隧道圍巖較破碎段，可以有效地對拱頂沉降進行實時測量；當隧道拱頂出現較大位移或變形，儀器可以發出報警聲，及時快速的對危險情況進行預警，避免人員傷亡。
[0022]本發明這個儀器主要在于兩個部分，一個是用于隧道拱頂圍巖變形沉降的實時測量，另一個部分是對于實時測量數據自動處理及及時報警裝置，方法的有點就是實時測量，節省人力資源，提高數據處理效率，可以第一時間對圍巖變形危險發出警告。
【附圖說明】
[0023]圖1本發明測量報警儀器結構示意圖；
[0024]圖2數據處理及報警系統界面圖；
[0025]圖3數據處理流程圖；
[0026]圖中，I錨固探頭；2連接桿線；3支撐托板；4儀器保護套管；5綜合位移計；6連結構件；7緊固膨脹螺栓；8緊固托板；9數據處理及報警系統；10置零按鈕；11測量按鈕；12擴音裝置；13液晶顯示屏；14開關按鈕；15設置按鈕。
【具體實施方式】
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[0027]下面結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0028]如圖1所示，隧道拱頂沉降自動測量報警儀器，包括錨固探頭I ;連接桿線2 ;支撐托板3 ;儀器保護套管4 ;綜合位移計5 ;連結構件6 ;緊固膨脹螺栓7 ;緊固托板8 ;數據處理及報警系統9 ;置零按鈕10 ;測量按鈕11 ;擴音裝置12 ;液晶顯示屏13 ;開關按鈕14 ;設置按鈕15。錨固探頭I與綜合位移計5通過連接桿線2連接，連接桿線2穿過支撐托板3，支撐托板3與儀器保護套管4固定連接，儀器保護