CN103697827A - 基于激光测距的大断面巷道收敛变形测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于激光测距的大断面巷道收敛变形测量装置，包括反射装置和发射接收装置，所述反射装置为端头形状为圆球形的锚杆，所述发射接收装置，包括激光测距仪和连接支架组，连接支架组包括螺杆、固定旋钮、万向球云台、固定快装板A、万向球螺杆、固定快装板B、激光测距仪固定基座。本发明可实现原位测量，具有精度高、测距远、操作简单、价格低等优点，是一种生产、科研中进行地下岩体工程变形量测量的理想工具。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于激光测距的大断面巷道收敛变形测量装置。
背景技术
巷道施工过程中，开挖改变了围岩应力状态，使得应力重新分布，从而引起围岩变形。这种变形是巷道围岩与支护系统力学形态变化最直接、最明显的反映，其变化特征与显现规律是确定巷道合理支护形式、支护参数与支护时机的重要依据。许多工程实践经验表明，在井巷施工过程中对围岩变形情况进行监测是非常必要的,尤其是大断面井巷(目前我国已建成的单洞四车道公路隧道，跨度达23m，开挖断面面积达250m2以上)由于跨高比大，安全稳定性差，为保证工程的安全建设更要进行巷道变形的长期监测。
目前，测量巷道表面变形收敛量已公认是地下岩体工程量测项目中必测项目之一，其基本方法为：在开挖岩体后立即在巷道的两帮和顶板埋设一些锚固点作为测量基点，用监测仪器在一定时段内通过量测任意基点间距离上的微小变化，从而计算出巷道的顶底板、两帮的收敛变形量和变形速率，用以达到评定工程稳定性，指导支护设计目的。传统的隧道变形监测，一般采用钢尺式收敛计、挂钢尺抄平和、水准测量等接触方式进行，这类方法在小断面巷道变形测量中尚可以满足要求，但随着越来越多的大断面井巷和隧道的修建，传统的监测方法表现出明显的局限性，如挂尺困难、测量精度下降、劳动强度大、测量效率降低、妨碍正常生产等问题。因此，日本等国外发达国家后来提出了非接触观测(无尺量测)的新方法，如以多台电子经纬仪为主要设备的三维解析测量；以全站仪为主要设备的三维变形量测；以近景摄影机为主要设备的近景变形量测。这几种方法虽然都能进行巷道变形的三维测量，但存在专用仪器设备价格昂贵（如适用于隧道变形监测的徕卡TC2003全站仪的市场售价超过四百万）、操作复杂、较为笨重等缺点，不利于大范围推广使用。
激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定(又称激光测距)的仪器，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一，被广泛用于地形测量，战场测量，云层、飞行器及人造卫星等高度测量方面。近些年，国内外出现了一批价格较低的具有精度高、测距快、体积小、重量轻等优点的微型测距仪，已迅速应用于工业测控、交通、矿山、建筑、装修等领域。现场试验表明：虽然该类仪器本身具有较高测量精度（毫米级），但是它在测量巷道断面上测量基点间距离的微小变化时，因为没有稳定可靠的固定方式，仅靠人手握持，无法达到绝对的“原位测量”要求，即每一次测量均要求保证在同一位置上进行，多次测量或不同人测量时可能会产生一定的人为误差（达到几个毫米），这种误差对一般的距离测量可能影响不大，但对于岩石巷道一天小到几个毫米的变形量来说却是巨大的，因此无法保证测量结果的可靠性。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单，能实现原位测量、测量精度高且操作简便的基于激光测距的大断面巷道收敛变形测量装置。
为达到上述目的，本发明包括反射装置和发射接收装置，所述反射装置为端头形状为圆球形的锚杆，所述发射接收装置，包括激光测距仪和连接支架组，连接支架组包括螺杆、固定旋钮、万向球云台、固定快装板A、万向球螺杆、固定快装板B、激光测距仪固定基座，其中螺杆通过固定快装板A与万向球云台连接，万向球云台通过固定旋钮与万向球螺杆连接，万向球螺杆通过固定快装板B与激光测距仪固定基座连接。
本发明充分利用便捷式微型激光测距仪具有精度高、测距远、操作简单、价格低等优点，通过研发可靠的多自由度连接支架组解决了原位测试难题，使整个测试装置具有结构简单，安装使用方便，精度高、测量成本低、体积小、重量轻、便于携带、不受井下工作环境的影响等一系列优点，而且测量效率比传统方式提高了数倍，大大节省了人力、财力，是一种生产、科研中进行地下岩体工程变形量测量的理想工具。
附图说明
图1为本发明反射装置在巷道的安装示意图
图2为本发明发射接收装置示意图
具体实施方式
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1、图2所示，本发明采用端头形状为圆球形的锚杆2作为的反射装置，直接固定在所测测点的岩壁上。本发明的发射接收装置包括：激光测距仪8和连接支架组，连接支架组包括螺杆1、固定旋钮3、万向球云台4、固定快装板A6、万向球螺杆5、固定快装板B9、激光测距仪固定基座7，其中螺杆1通过固定快装板A6与万向球云台4连接，万向球云台4通过固定旋钮3与万向球螺杆5连接，万向球螺杆5通过固定快装板B9与激光测距仪固定基座7连接。
本发明可使激光测距仪8和测量基点牢固地连接，实现每次测量均为相同初始状态；连接支架组具有多自由度，能在空间上绕测量基点灵活跟随其它待测基点自由转动；当激光测距仪转动到合适测量位置（可见激光信号对准目标基点）时，旋紧固定旋钮3能使其在脱离人手扶持的情况下牢固地稳定在该位置上，保证测试人员可以从容准确读取数据；万向球螺杆中心轴线与激光信号发射线路的反向延长线重合，因为大部分激光测距仪的信号发射器并不是安装在仪器的中心位置，这样就可以避免因万向球调整转动带来的偏差；基于激光测距原理，属于非接触方式，无需对大断面巷道顶板挂尺操作，所以能较容易地完成井巷表面位移快速测量，尤其适用于大断面井巷的表面变形测量。
Claims (1)
1.基于激光测距的大断面巷道收敛变形测量装置，其特征是，包括反射装置和发射接收装置，所述反射装置为端头形状为圆球形的锚杆，所述发射接收装置，包括激光测距仪和连接支架组，连接支架组包括螺杆、固定旋钮、万向球云台、固定快装板A、万向球螺杆、固定快装板B、激光测距仪固定基座，其中螺杆通过固定快装板A与万向球云台连接，万向球云台通过固定旋钮与万向球螺杆连接，万向球螺杆通过固定快装板B与激光测距仪固定基座连接。
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