CN104501733B - 一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置及其方法 - Google Patents
一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104501733B CN104501733B CN201410803293.7A CN201410803293A CN104501733B CN 104501733 B CN104501733 B CN 104501733B CN 201410803293 A CN201410803293 A CN 201410803293A CN 104501733 B CN104501733 B CN 104501733B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- model tunnel
- tunnel
- displacement
- spike
- vault
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
本发明公开了一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置，包括模型隧道、观测玻璃、拱顶拱底密封组件、若干位移示踪单元及位移采集分析组件。模型隧道对称面一侧的半结构紧贴于该观测玻璃的一侧，拱顶拱底密封组件设置于模型隧道的拱顶和拱底外侧与观测玻璃之间，位移示踪单元沿轴向分布于拱顶和拱底的内侧，用作隧道变形观测，位移采集分析组件设置于观测玻璃的另一侧，用于采集位移示踪组件的位置和分析隧道变形。本发明还公开了基于上述装置的量测方法。本发明的装置和方法可应用于不同尺寸和形状的模型隧道的量测。
Description
技术领域
本发明涉及土工模型检测技术，具体涉及一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置及其方法。
背景技术
在岩土工程小尺寸物理模型试验中，深埋于土体中的隧道变形观测一直是一难题。目前多通过模型隧道应变量测、隧道径向变形量量测、位移传动装置外延量测等手段展开。由于受到模型隧道尺寸小，隧道内部空间狭窄因素的影响，现有量测方法的布置难以在隧道内部展开。过多传感器的布置也会加剧其在试验环节中的不确定性，特别是土工离心机模型试验中超重力场复杂环境下如何确保传感器正常工作更成为一种挑战。若将量测装置布置于模型隧道外侧，过多的电子线路的铺设则会影响隧道与周边土体之间相互作用面的正确模拟，从而影响试验结果的可靠性。因此，如何在狭小空间中实现模型隧道变形的有效观测，同时极大程度降低观测手段对模型试验结果的影响，是岩土工程小尺寸物理模型试验的技术重点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种针对平面对称条件下深埋模型隧道变形量测装置及其方法，可用于小尺寸土工物理模型试验，充分发挥图像分析技术对模型试验影响小的特点，且原理清晰、构筑简单，施工操作易于实现。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置，包括模型隧道、观测玻璃、拱顶拱底密封组件、若干位移示踪单元及位移采集分析组件；该模型隧道对称面一侧的半结构紧贴于该观测玻璃的一侧；该拱顶拱底密封组件设置于该模型隧道的拱顶和拱底外侧与该观测玻璃之间，用以封闭模型隧道与观测玻璃之间的间隙；该些位移示踪单元沿轴向分布于拱顶和拱底的内侧，用作隧道变形观测；该位移采集分析组件设置于观测玻璃的另一侧，用于采集位移示踪组件的位置和分析隧道变形。
优选的，所述位移示踪单元是L型，其一侧固定于该模型隧道拱顶或拱底的内侧，另一侧设置有示踪标识并紧靠该观测玻璃。
优选的，所述多个位移示踪单元沿该模型隧道轴向方向等距离间隔排布。
优选的，所述位移采集分析组件包括数码相机图像拍摄系统和Geo-PIV土工图像分析系统。
优选的，所述拱顶拱底密封组件包括L形拱顶挡板和L型拱底挡板，该L型拱顶挡板和L型拱底挡板的一侧分别固定于该模型隧道的拱顶和拱底外侧，另一侧紧靠该观测玻璃。
优选的，还包括端面密封组件，该端面密封组件与该模型隧道内侧形状相配合地设置于该模型隧道的两端。
一种基于上述装置的平面对称深埋模型隧道的变形量测方法包括以下步骤：
步骤1：根据平面对称条件取模型隧道对称面一侧结构紧贴于观测玻璃一侧，布置位移示踪单元以作为观测点，布置拱顶拱底密封组件及端面密封组件以使模型隧道内部相对封闭，布置位移采集分析组件；
步骤2：所述位移采集分析组件于模型隧道变形前后拍摄位移示踪单元的位置照片，分析该位移示踪单元的位置变化，进而获得模型隧道相应位置的位移大小。
优选的，所述位移示踪单元固定于该模型隧道内并随模型隧道相应位置的壁体做同步位移。
优选的，所述位移示踪单元具有圆形的示踪标识，所述位移采集分析组件通过分析对比照片上示踪标识形心位置的变化计算位移。
本发明的有益效果是：能够在狭小的模型隧道内部空间准确量测隧道变形，通过采集隧道位移示踪单元的位移，并通过Geo-PIV土工图像分析技术进行计算。通过本发明的实施，可应用于不同尺寸和形状的模型隧道的量测，解决以往小尺寸模型隧道内传感器布设难，观测点布设数量有限等问题，建立布设简单，数据精准的测量方法，为小尺寸物理模型试验模型隧道量测难题提供一种新的解决方法。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置及其方法不局限于实施例。
附图说明
图1为本发明的正视图；
图2为本发明的侧视图；
其中：1、模型隧道，2、观测玻璃，3、拱顶拱底密封系统，31、L形拱顶挡板，32、L形拱底挡板，4、位移示踪单元，41、示踪标识，5、位移采集分析组件，6、端面密封组件。
具体实施方式
实施例，参照图1和图2，一种针对平面对称条件下深埋的模型隧道的变形量测装置，包括模型隧道1、观测玻璃2、拱顶拱底密封组件3、若干位移示踪单元4、位移采集分析组件5及端面密封组件6。模型隧道1是平面对称结构，其对称面一侧的半结构紧贴于观测玻璃2的一侧，即观测玻璃2可设置于对称面的位置。观测玻璃2具有一定厚度，确保其在水平土压力作用下不会发生明显变形，从而确保观测玻璃2与模型隧道1之间的空隙宽度沿模型隧道1轴线方向保持一致。
拱顶拱底密封组件3包括L形拱顶挡板31和L型拱底挡板32。L型拱顶挡板31和L型拱底挡板32的一侧分别固定粘结于模型隧道1的拱顶和拱底外侧，另一侧紧靠观测玻璃2。在土体模型水平向压力的作用下，拱顶拱底密封组件3可以封闭模型隧道1和观测玻璃2之间的空隙，防止模型土体进入模型隧道1内部。
位移示踪单元4沿轴向分布于拱顶和拱底的内侧，用作隧道变形观测。各位移示踪单元是L型，其一侧黏贴固定于模型隧道1拱顶或拱底的内侧，以确保能够随相应位置的模型隧道1壁体做同步的位移；另一侧设置有示踪标识41并紧靠观测玻璃2。根据量测需要，多个示踪单元4沿模型隧道1轴向方向等距离间隔排布。
位移采集分析组件5放置于观测玻璃2另一侧一定的距离，用于采集和定量分析隧道变形。在位移信息采集过程中，位移采集分析组件5是静止不动的。位移采集分析组件5包括数码相机图像拍摄系统和Geo-PIV土工图像分析系统。数码相机拍摄系统用于在形变发生前后拍下位移示踪单元4的照片，Geo-PIV土工图像分析系统用于寻找和分析形变前后照片中位移示踪单元4的示踪标识41的位置变化，从而获得模型隧道1相应位置的位移大小。作为一种优选，数码相机图像拍摄系统可以包括有多组数码相机，且该些数码相机拍摄的照片应覆盖所有位移示踪单元4，以记录模型隧道1不同位置的位移大小，做更为全面的分析。
在模型隧道1用于检测的区域的两端设置端面密封组件6，该端面密封组件6与模型隧道1内侧形状相配合地设置于模型隧道1的两端，防止上覆土体进入模型隧道1的内部。
量测模型隧道1的变形量时，首先布置上述量测装置，具体是根据平面对称条件取模型隧道1对称面一侧结构紧贴于观测玻璃2一侧，布置位移示踪单元4以作为观测点，布置拱顶拱底密封组件3及端面密封组件6以使模型隧道内部相对封闭，布置位移采集分析组件5。
布置完成后，位移采集分析组件5的数码相机图像拍摄系统在模型隧道1变形前后拍摄位移示踪单元4的位置照片，由于位移示踪单元4固定于模型隧道1内并随模型隧道1相应位置的壁体做同步位移，位移示踪单元4的位置变化直接表现了模型隧道1相应点的位移。位移采集分析组件5的Geo-PIV土工图像分析系统分析位移示踪单元4的位置变化，即可获得模型隧道1相应位置的位移信息。为了提高精度，减少误差，位移示踪单元4的示踪标识41可以是圆形，且可以是易于分辨的颜色，例如黑色。Geo-PIV土工图像分析系统通过分析位移前后对比照片上示踪标识41圆心位置的变化计算位移。
该量测方法能应用于不同尺寸和形状的模型隧道，还可以克服以往模型隧道内传感器布设难，观测点布设数量有限等问题，建立布设简单，数据精准的测量方法。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置及其方法,但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置，其特征在于包括模型隧道、观测玻璃、拱顶拱底密封组件、若干位移示踪单元及位移采集分析组件；该模型隧道对称面一侧的半结构紧贴于该观测玻璃的一侧；该拱顶拱底密封组件设置于该模型隧道的拱顶和拱底外侧与该观测玻璃之间，用以封闭模型隧道与观测玻璃之间的间隙；该些位移示踪单元沿轴向分布于拱顶和拱底的内侧，用作隧道变形观测；该位移采集分析组件设置于观测玻璃的另一侧，用于采集位移示踪组件的位置和分析隧道变形。
2.根据权利要求1所述的平面对称深埋模型隧道的变形量测装置，其特征在于：所述位移示踪单元是L型，其一侧固定于该模型隧道拱顶或拱底的内侧，另一侧设置有示踪标识并紧靠该观测玻璃。
3.根据权利要求1或2所述的平面对称深埋模型隧道的变形量测装置，其特征在于：所述多个位移示踪单元沿该模型隧道轴向方向等距离间隔排布。
4.根据权利要求1所述的平面对称深埋模型隧道的变形量测装置，其特征在于：所述位移采集分析组件包括数码相机图像拍摄系统和Geo-PIV土工图像分析系统。
5.根据权利要求1所述的平面对称深埋模型隧道的变形量测装置，其特征在于：所述拱顶拱底密封组件包括L形拱顶挡板和L型拱底挡板，该L型拱顶挡板和L型拱底挡板的一侧分别固定于该模型隧道的拱顶和拱底外侧，另一侧紧靠该观测玻璃。
6.根据权利要求1所述的平面对称深埋模型隧道的变形量测装置，其特征在于：还包括端面密封组件，该端面密封组件与该模型隧道内侧形状相配合地设置于该模型隧道的两端。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的装置的平面对称深埋模型隧道的变形量测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：根据平面对称条件取模型隧道对称面一侧结构紧贴于观测玻璃一侧，布置位移示踪单元以作为观测点，布置拱顶拱底密封组件及端面密封组件以使模型隧道内部相对封闭，布置位移采集分析组件；
步骤2：所述位移采集分析组件于模型隧道变形前后拍摄位移示踪单元的位置照片，分析该位移示踪单元的位置变化，进而获得模型隧道相应位置的位移大小。
8.根据权利要求7所述的平面对称深埋模型隧道的变形量测方法，其特征在于：所述位移示踪单元固定于该模型隧道内并随模型隧道相应位置的壁体做同步位移。
9.根据权利要求7所述的平面对称深埋模型隧道的变形量测方法，其特征在于：所述位移示踪单元具有圆形的示踪标识，所述位移采集分析组件通过分析对比照片上示踪标识形心位置的变化计算位移。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410803293.7A CN104501733B (zh) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | 一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410803293.7A CN104501733B (zh) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | 一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置及其方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104501733A CN104501733A (zh) | 2015-04-08 |
| CN104501733B true CN104501733B (zh) | 2017-05-03 |
Family
ID=52943159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410803293.7A Active CN104501733B (zh) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | 一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104501733B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105547160B (zh) * | 2016-01-08 | 2018-11-30 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 铁路构件位移监测系统和方法 |
| CN108344740B (zh) * | 2018-02-06 | 2020-08-21 | 河海大学 | 一种基于piv技术的膨胀土现场判别方法 |
| CN108761032A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-11-06 | 同济大学 | 一种模拟动力土拱效应退化规律的试验系统 |
| CN112325935A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-05 | 湖北省水利水电规划勘测设计院 | 一种深埋隧洞的安全性能监测系统 |
| CN114705154B (zh) * | 2022-04-20 | 2023-08-04 | 同济大学 | 一种用于室内模型试验的隧道结构变形量测及固定装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102359752A (zh) * | 2011-08-09 | 2012-02-22 | 山东大学 | 模型试验中隧/巷道掘进面前方变形监测装置及布设方法 |
| CN103105310A (zh) * | 2013-01-22 | 2013-05-15 | 北京工业大学 | 模拟地铁盾构隧道施工引发地层变形的试验装置及方法 |
| CN204373615U (zh) * | 2014-12-22 | 2015-06-03 | 华侨大学 | 一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008175562A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Central Nippon Expressway Co Ltd | 歪み計測システム |
-
2014
- 2014-12-22 CN CN201410803293.7A patent/CN104501733B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102359752A (zh) * | 2011-08-09 | 2012-02-22 | 山东大学 | 模型试验中隧/巷道掘进面前方变形监测装置及布设方法 |
| CN103105310A (zh) * | 2013-01-22 | 2013-05-15 | 北京工业大学 | 模拟地铁盾构隧道施工引发地层变形的试验装置及方法 |
| CN204373615U (zh) * | 2014-12-22 | 2015-06-03 | 华侨大学 | 一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 深埋隧道三心拱洞室平面应变模型试验研究;赵瑜等;《土木工程学报》;20100331;第43卷(第3期);第68-74页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104501733A (zh) | 2015-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104501733B (zh) | 一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置及其方法 | |
| Schleiffarth et al. | Dynamics of episodic Late Cretaceous–Cenozoic magmatism across Central to Eastern Anatolia: New insights from an extensive geochronology compilation | |
| Bai et al. | Focal depths and mechanisms of shallow earthquakes in the Himalayan–Tibetan region | |
| Zhang et al. | New image analysis-based displacement-measurement system for geotechnical centrifuge modeling tests | |
| CN102608584B (zh) | 基于多项式反演模型的时间序列InSAR形变监测方法及装置 | |
| CN104155995B (zh) | 一种基于无人机的矿区塌陷监测方法 | |
| CN107677372A (zh) | 一种基于双目视觉的隧道检测方法 | |
| CN103607951A (zh) | 图像处理装置及图像处理方法 | |
| CN103821126A (zh) | 一种基坑三维变形的监测方法 | |
| Teng et al. | Synchronised multi-scale image analysis of soil deformations | |
| Moro et al. | Analysis of large, seismically induced, gravitational deformations imaged by high-resolution COSMO-SkyMed synthetic aperture radar | |
| CN104251711B (zh) | 深空探测组合自主导航地面验证系统及其方法 | |
| CN104570069B (zh) | 一种从起伏地表直接成像的地震成像方法和装置 | |
| Salzer et al. | Evaluating links between deformation, topography and surface temperature at volcanic domes: Results from a multi-sensor study at Volcán de Colima, Mexico | |
| CN105824022A (zh) | 一种电网不良地质体三维形变监测方法 | |
| CN108153979A (zh) | 基于InSAR的形变信息提取方法、终端及存储介质 | |
| US20230324574A1 (en) | Stereoscopic identification method and apparatus for disturbance stress evolution process of underground cave surrounding rock | |
| Waldhauser et al. | Lop Nor revisited: Underground nuclear explosion locations, 1976-1996, from double-difference analysis of regional and teleseismic data | |
| TWI526670B (zh) | 隧道變形之立體影像量測方法及其裝置 | |
| Toeneboehn et al. | Stereovision combined with particle tracking velocimetry reveals advection and uplift within a restraining bend simulating the Denali fault | |
| CN103162632B (zh) | 离心模型3d光学位移测量系统 | |
| CN104613922A (zh) | 一种物体轮廓的测量系统及方法 | |
| CN204373615U (zh) | 一种平面对称深埋模型隧道的变形量测装置 | |
| CN106570908A (zh) | 一种测试子母飞行物抛撒面积的立体视觉装置 | |
| Xin et al. | Landslide surface horizontal displacement monitoring based on image recognition technology and computer vision |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |