CN105841668A - 一种远程测量路基沉降高度的方法 - Google Patents

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杨松
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    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels

Abstract

本发明公开了一种远程测量路基沉降高度的方法，其包括：选取两处固定的参考位置A和C；在待测路基的上方第一高度D处放置第一反射镜；在参考位置C处放置第二反射镜；在待测路基发生沉降前，激光测距仪在A处出射一束与水平面夹角为θ1的第一激光束，激光测距仪测出所述第一激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第一距离；在待测路基发生沉降后，所述激光测距仪在A处出射一束与地面夹角θ1的第二激光束，激光测距仪测出所述第二激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第二距离；根据所述第一距离、第二距离以及θ1和θ2计算得到待测路基发生的沉降高度。

Description

一种远程测量路基沉降高度的方法
技术领域
本发明属于激光测量技术领域，涉及一种利用激光远程测量路基沉降高度的方法。
背景技术
路基沉降在道路的施工过程中以及完工以后都是难以避免的。由于沉降、不均匀沉降，会引起的轨道下沉和轨面弯折，影响线路的平顺性；在通过桥梁的轨道中，会引起桥台与路基的沉降差，当列车驶过这些地段时，由于沉降引起的轨道刚度和变形发生突变，使得轮轨间的动力作用增大，从而引起轨道破坏，影响行车的平稳性与安全性。近年来随着轨道建设的快速发展，相关的安全问题越来越得到人们的重视。特别是现在高速铁路的出现，对路基形变的控制有了更高的要求。为了及时了解路基在荷载作用下的沉降以及沉降变化趋势，以便提前采取有效措施，防止事故的发生，需要在道路的施工过程中以及完工以后一段时期设置沉降观测。完工后沉降观测要根据实际情况确定观测时间长短。
目前用于测量道路路基沉降观测装置主要有水杯沉降仪、沉降板测量装置、剖面沉降仪、PVC管沉降仪、磁环沉降仪。文章《铁路路基下沉位移实时测量新方法》(张雅楠，2008)提供的方法中，采用激光和目标靶，目标靶表面与水平面的夹角为θ直接放置在待测路基上，这种方法中，当待测路基发生位移或晃动时，可能导致目标靶表面与水平面的夹角发生变化，从而使得激光不能沿原先光路返回，导致激光测距无法得出待测距离。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用激光远程测量路基沉降的方法，该方法简单，方便易操作，仅使用反射镜，无需CCD、透镜或其他光学元件，即可测量得到路基沉降情况。
本发明提出了一种远程测量路基沉降高度的方法，其包括：
步骤1：选取两处固定的参考位置A和C，在A处放置激光测距仪；其中A和C位于参考水平面上；
步骤2：在待测路基的上方第一高度D处放置第一反射镜，所述第一反射镜与水平面平行，且镜面朝向待测路基；
步骤3：在参考位置C处放置第二反射镜，所述第二反射镜与水平面的夹角为θ2，0度＜θ2＜90度；
步骤4：在待测路基发生沉降前，激光测距仪在A处出射一束与水平面夹角为θ1的第一激光束，激光测距仪测出所述第一激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第一距离；其中，0度＜θ1＜90度，且θ1＝90度-θ2；
步骤5：在待测路基发生沉降后，所述激光测距仪在A处出射一束与地面夹角θ1的第二激光束，激光测距仪测出所述第二激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第二距离；
步骤6：根据所述第一距离、第二距离以及θ1和θ2计算得到待测路基发生的沉降高度。
该方法利用先进的激光测量技术实现，可以对路基的沉降进行远程测量。激光测量精密度高。光路中除了反射镜，不需要其他光学元件，可避免产生多个误差。测量方法简单易操作，可适用于参考位置和待测目标距离较远的情况。本方法具有远距离、高精度、大范围、实时测量的优点。
附图说明
图1是本发明中利用激光远程测量路基沉降高度的方法；
图2是本发明中测量方式直观示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提出了一种利用激光远程测量路基沉降高度的方法。图2示出了本发明中测量方式直观示意图。其中B为待测路基所在位置，该方法用于测量待测路基所在位置的路基沉降，即测量待测路基竖直方向的位移。
该方法包括：
步骤1：选取两处固定的参考位置A和C，在A处放置激光测距仪；其中A和C均位于参考水平面上；
步骤2：在待测路基的上方第一高度D处放置第一反射镜(水平放置，高度位于参考位置A之上)，所述第一反射镜与水平面平行，镜面朝向B；
步骤3：在参考位置C处放置第二反射镜，所述第二反射镜与水平面的夹角为θ2(0度＜θ2＜90度，且第二反射镜需保证A处的激光测距仪能测到返回光)；
步骤4：激光测距仪在A处出射一束与水平面夹角为θ1(0度＜θ1＜90度，且θ1＝90度-θ2)的第一激光束，激光测距仪测出所述第一激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第一距离；
步骤5：所述激光测距仪在A处出射一束与地面夹角θ1的第二激光束，激光测距仪测出所述第二激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第二距离；
步骤6：根据所述第一距离、第二距离以及θ1和θ2计算得到待测路基发生沉降的高度。
上述方法可具体通过下面实施例实现：
在待测路基上方固定放置一标尺，标尺距离地面第一高度D处安装有一水平放置的反射镜(反射镜与标尺垂直，与路基表面平行)。由A处出射一束激光(激光束与地面夹角θ1)，经过反射镜的D处反射照射在固定于C处的反射镜(反射镜与地面夹角θ2)上，并反射回来，再次经过D，返回至A处，激光测距读出数值。此时读出的距离为AD+DC的距离。
当B处发生沉降时，反射镜也随之发生沉降，此时，由A处出射一束激光，经过反射镜的D’处照射在固定于C处的反射镜上，并反射回来，再次经过D’，返回至A处，激光测距读出数值。此时读出的距离为AD’+D’C的距离。
那么可以得出B处路基沉降的距离为cosθ2×((AD+DC)-(AD’+D’C))。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种远程测量路基沉降高度的方法，其包括：
步骤1：选取两处固定的参考位置A和C，在A处放置激光测距仪；其中A和C位于参考水平面上；
步骤2：在待测路基的上方第一高度D处放置第一反射镜，所述第一反射镜与水平面平行，且镜面朝向待测路基；
步骤3：在参考位置C处放置第二反射镜，所述第二反射镜与水平面的夹角为θ2，0度＜θ2＜90度；
步骤4：在待测路基发生沉降前，激光测距仪在A处出射一束与水平面夹角为θ1的第一激光束，激光测距仪测出所述第一激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第一距离；其中，0度＜θ1＜90度，且θ1＝90度-θ2；
步骤5：在待测路基发生沉降后，所述激光测距仪在A处出射一束与地面夹角θ1的第二激光束，激光测距仪测出所述第二激光束经第一反射镜和第二反射镜反射并返回后所经第二距离；
步骤6：根据所述第一距离、第二距离以及θ1和θ2计算得到待测路基发生的沉降高度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤2中，在待测路基上方固定放置一竖立的标尺，并在所述标尺距离地面第一高度处放置所述第一反射镜。
3.如权利要求1所述的方法，其中，步骤6中通过下式计算得到所述待测路基的水平位移距离：cosθ2×((AD+DC)-(AD′+D′C))，其中，D′为第二束激光照射至第一反射镜上的位置。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二反射镜与水平面的夹角为θ2的选取以保证激光测距仪能测到返回光为准。
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