CN110044330A - 一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法 - Google Patents
一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110044330A CN110044330A CN201910347118.4A CN201910347118A CN110044330A CN 110044330 A CN110044330 A CN 110044330A CN 201910347118 A CN201910347118 A CN 201910347118A CN 110044330 A CN110044330 A CN 110044330A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- measuring point
- pipe
- cylindrical scale
- spherical
- scale pipe
- 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.)
- Pending
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 6
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 claims description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
- G01C5/04—Hydrostatic levelling, i.e. by flexibly interconnected liquid containers at separated points
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
本发明提供一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法,属于隧道测量技术领域。该装置包括球形测点、柱形刻度管、联通管、单通阀门、安装顶杆,球形测点和柱形刻度管通过联通管连接,单通阀门安装在柱形刻度管上端,连通管内包裹通气管和通液管,球形测点连接安装顶杆和戳土结构。测量前通过钻孔将球形测点埋置于工作面前方未开挖区域的顶板围岩中,柱形刻度管固定在施工横通道侧壁上,其中柱形刻度管的体积小于球形测点的体积的50%,随着工作面的推进,记录柱形刻度管液面的下降值h,进一步推算由于开挖所引起的顶板围岩沉降值。该测量系统可以测量出开挖引起的前期沉降和急剧沉降全过程,具有测点无需调平,测量范围大的优点。
Description
技术领域
本发明涉及隧道测量技术领域,特别是指一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法。
背景技术
随着城市人口的激增,路面交通日趋拥挤,城市地下轨道交通已经进入了快速发展阶段。与此同时,由于地质条件差,开挖断面大,施工扰动等,经常会引起地表沉降过大,甚至地表塌陷、建筑物倾斜等工程灾害。究其原因,很大一部分是由于土层参数不明,支护时间和强度不合理而造成的,而能否准确测量出由于开挖引起的顶板围岩沉降,对识别土层的力学参数,确定合理的支护时间和支护强度具有重要的意义。现有的测量方法大都是等工作面推进后再将测点布置衬砌结构上,其往往忽略了前期沉降和急剧沉降两个重要沉降过程,这实际上不能真正意义地测量出开挖所引起的顶板围岩沉降。针对这一问题,本发明提供一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法,其通过钻孔将测点布置在工作面前方未开挖区域的顶板上方,从而能够较好地测量出开挖所引起的整个沉降过程。
发明内容
本发明未解决现有测量方法未能体现前期沉降和急剧沉降两阶段的顶板围岩沉降等问题,提供一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法,能够较为准确地测量出由于隧道开挖引起的总沉降量。
该装置包括球形测点、柱形刻度管、联通管、单通阀门和安装顶杆,球形测点和柱形刻度管通过联通管相连,单通阀门安装在柱形刻度管上端,球形测点上半球外侧加工有戳土结构,球形测点下半球外侧加工有环形套筒,安装顶杆紧密嵌于环形套筒内,测量前,球形测点埋置于工作面前方未开挖区域的顶板围岩中,柱形刻度管固定在施工横通道侧壁上,柱形刻度管的轴向与水平面垂直。
其中,联通管由通气管和通液管包裹于刚性外护套内而构成,通气管两端分别与柱形刻度管上端和球形测点上端相连,通液管两端分别与柱形刻度管下端和球形测点下端相连。
柱形刻度管的体积小于球形测点的体积的50%,保证在球形测点随顶板围岩沉降过程中,球形测点空腔内的液体不会从上端通气管溢出。
戳土结构和环形套筒轴向位于同一直线且穿过圆心,并与水平向的夹角呈10-30度。
单通阀门保证球形测点内气体只能够单向进入柱形刻度管。
柱形刻度管外部刻有刻度,且零刻度位于管身上部。
该装置使用时,球形测点和顶板围岩的钻孔之间充满膨化剂。
应用该测量装置的方法,包括步骤如下:
S1:沿工作面倾斜向上钻孔,钻进角度等于戳土结构与水平向之间的夹角,钻进至隧道顶板开挖轮廓线外停止;
S2:将安装顶杆嵌入球形测点的环形套筒中,将球形测点送至钻孔顶端,使戳土结构插入孔顶的岩土体中;
S3:取出安装顶杆,捣入与钻孔同直径的圆塞,然后在圆塞与孔顶所形成的空腔内打入膨化剂,从而将球形测点与岩土体固结为一体;
S4:将柱形刻度管缓慢抬升至液面与零刻度重合,并固定在施工横通道侧壁上,再次调平;
S5:随着工作面的推进,记录柱形刻度管液面的下降值h,进一步推算由于开挖所引起的顶板围岩沉降值Δh。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
1、本发明利用钻孔技术将球形测点埋置于工作面前方未开挖区域的顶板围岩中,可以测量出由于开挖引起的顶板围岩的总沉降量,包括前期沉降和急剧沉降过程;
2、本发明利用液体在球形空腔内不受偏转影响的特点,将其作为测点允许有一定角度的旋转,无需调平;
3、本发明中球形测点的体积远大细长的柱形刻度管体积,因此该测量设备相比于普通水准仪其量程范围更大。
附图说明
图1为本发明的隧道顶板围岩位移测量装置结构示意图;
图2为本发明隧道顶板围岩位移测量装置的单通阀门结构示意图;
图3为本发明实施例中开挖前的隧道剖面图;
图4为本发明实施例中开挖后的隧道剖面图;
图5为本发明隧道顶板围岩位移测量装置的安装顶杆与球形测点的连接示意图;
图6为本发明隧道顶板围岩位移测量装置的联通管断面结构示意图;
图7为本发明实施例中球形测点的布置示意图。
其中:1-柱形刻度管,2-单通阀门,3-通气管,4-通液管,5-球形测点,6-环形套筒,7-戳土结构,8-安装顶杆,9-联通管,10-膨化剂,11-圆塞,12-衬砌,13-刚性外护套。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法。
如图1所示,该装置包括球形测点5、柱形刻度管1、联通管9、单通阀门2和安装顶杆8,球形测点5和柱形刻度管1通过联通管(9)相连,单通阀门2安装在柱形刻度管1上端,球形测点5上半球外侧加工有戳土结构7,球形测点5下半球外侧加工有环形套筒6,安装顶杆8紧密嵌于环形套筒6内,测量前,开挖前,如图3所示,球形测点5埋置于工作面前方未开挖区域的顶板围岩中,柱形刻度管1固定在施工横通道侧壁上,柱形刻度管1的轴向与水平面垂直。开挖后的隧道剖面如图4所示。
如图2所示,单通阀门(2)保证球形测点(5)内气体只能够单向进入柱形刻度管1。
如图5所示,戳土结构7和环形套筒6轴向位于同一直线且穿过圆心,并与水平向的夹角呈10-30度。
如图6所示,联通管9由通气管3和通液管4包裹于刚性外护套13内而构成,通气管3两端分别与柱形刻度管1上端和球形测点5上端相连,通液管4两端分别与柱形刻度管1下端和球形测点5下端相连。
在实际设计中,柱形刻度管1的体积小于球形测点5的体积的50%,保证在球形测点5随顶板围岩沉降过程中,球形测点5空腔内的液体不会从上端通气管3溢出。
如图7所示,按照图示装置的布置,该隧道顶板围岩位移测量装置的测量方法如下:
S1:沿工作面倾斜向上钻孔,钻进角度等于戳土结构7与水平向之间的夹角,钻进至隧道顶板开挖轮廓线外停止;
S2:将安装顶杆8嵌入球形测点的环形套筒6中,将其送至钻孔顶端,使戳土结构7插入孔顶的岩土体中;
S3:取出安装顶杆8,捣入与钻孔同直径的圆塞11,然后在圆塞11与孔顶所形成的空腔内打入膨化剂10,从而将球形测点5与岩土体固结为一体;
S4:将柱形刻度管1缓慢抬升至液面与零刻度重合,并将其固定在施工横通道侧壁上,再次调平。
S5:随着工作面的推进,记录柱形刻度管1液面的下降值h,进一步推算由于开挖所引起的顶板围岩的沉降值Δh。
上述测量方法中的S5步骤所涉及的推算过程如下:
从柱形刻度管流出的液体体积为V1,流入球形测点空腔的液体体积为V2,其表达式如下:
V1=πr2h (1)
式中:z1沉降前球形测点内液面相对于空腔最低点的标高,d为球形测点内液面增加的高度,h为柱形刻度管内液面的下降值。
由于测量过程中液体体积保持不变,因而从柱形刻度管流出的液体体积等于流入球形测点空腔的液体体积,即:
顶板围岩的沉降值Δh为柱形刻度管内的液面下降值h和球形测点内液面增加值d之和,其表达式如下:
Δh=h+d (4)
测量时,柱形刻度管内的液面下降值h的值可以从刻度管上读出,由式(3)可推导出球形测点内液面增加高度d的值,进一步可以得知顶板围岩的沉降值Δh。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种隧道顶板围岩位移测量装置,其特征在于:包括球形测点(5)、柱形刻度管(1)、联通管(9)、单通阀门(2)和安装顶杆(8),球形测点(5)和柱形刻度管(1)通过联通管(9)相连,单通阀门(2)安装在柱形刻度管(1)上端,球形测点(5)上半球外侧加工有戳土结构(7),球形测点(5)下半球外侧加工有环形套筒(6),安装顶杆(8)紧密嵌于环形套筒(6)内,测量前,球形测点(5)埋置于工作面前方未开挖区域的顶板围岩中,柱形刻度管(1)固定在施工横通道侧壁上,柱形刻度管(1)的轴向与水平面垂直。
2.根据权利要求1所述的隧道顶板围岩位移测量装置,其特征在于:所述联通管(9)由通气管(3)和通液管(4)包裹于刚性外护套(13)内而构成,通气管(3)两端分别与柱形刻度管(1)上端和球形测点(5)上端相连,通液管(4)两端分别与柱形刻度管(1)下端和球形测点(5)下端相连。
3.根据权利要求2所述的隧道顶板围岩位移测量装置,其特征在于:所述柱形刻度管(1)的体积小于球形测点(5)的体积的50%,保证在球形测点(5)随顶板围岩沉降过程中,球形测点(5)空腔内的液体不会从上端通气管(3)溢出。
4.根据权利要求1所述的隧道顶板围岩位移测量装置,其特征在于:所述戳土结构(7)和环形套筒(6)轴向位于同一直线且穿过圆心,并与水平向的夹角呈10-30度。
5.根据权利要求1所述的隧道顶板围岩位移测量装置,其特征在于:所述单通阀门(2)保证球形测点(5)内气体只能够单向进入柱形刻度管(1)。
6.根据权利要求1所述的隧道顶板围岩位移测量装置,其特征在于:所述柱形刻度管(1)外部刻有刻度,且零刻度位于管身上部。
7.根据权利要求1所述的隧道顶板围岩位移测量装置,其特征在于:该装置使用时,球形测点(5)和顶板围岩的钻孔之间充满膨化剂(10)。
8.应用权利要求1所述的隧道顶板围岩位移测量装置的方法,其特征在于:包括步骤如下:
S1:沿工作面倾斜向上钻孔,钻进角度等于戳土结构(7)与水平向之间的夹角,钻进至隧道顶板开挖轮廓线外停止;
S2:将安装顶杆(8)嵌入球形测点(5)的环形套筒(6)中,将球形测点(5)送至钻孔顶端,使戳土结构(7)插入孔顶的岩土体中;
S3:取出安装顶杆(8),捣入与钻孔同直径的圆塞(11),然后在圆塞(11)与孔顶所形成的空腔内打入膨化剂(10),从而将球形测点(5)与岩土体固结为一体;
S4:将柱形刻度管(1)缓慢抬升至液面与零刻度重合,并固定在施工横通道侧壁上,再次调平;
S5:随着工作面的推进,记录柱形刻度管(1)液面的下降值h,进一步推算由于开挖所引起的顶板围岩沉降值Δh。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910347118.4A CN110044330A (zh) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910347118.4A CN110044330A (zh) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110044330A true CN110044330A (zh) | 2019-07-23 |
Family
ID=67279750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910347118.4A Pending CN110044330A (zh) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110044330A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110470273A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-19 | 河南理工大学 | 一种基于压力差的巷道顶板下沉量测量球监测方法 |
CN113685230A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-11-23 | 中铁十六局集团有限公司 | 隧道施工过程的安全预警方法及装置、介质及电子设备 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000130068A (ja) * | 1998-10-29 | 2000-05-09 | Okumura Corp | 地山沈下計測装置および地山沈下計測方法 |
JP2002340549A (ja) * | 2001-05-18 | 2002-11-27 | Central Japan Railway Co | 沈下計測装置 |
CN102506817A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 青岛理工大学 | 一种变位连通器式沉降观测仪 |
CN204461411U (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-08 | 湖南工程学院 | 一种简易液体地基小沉降测量装置 |
CN104976988A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-10-14 | 国家电网公司 | 一种隧道大高程差沉降测量系统 |
CN207717072U (zh) * | 2017-10-19 | 2018-08-10 | 深圳工云科技有限公司 | 误差较小的液压传感组件 |
CN209894167U (zh) * | 2019-04-26 | 2020-01-03 | 中铁十六局集团地铁工程有限公司 | 一种隧道顶板围岩位移测量装置 |
-
2019
- 2019-04-26 CN CN201910347118.4A patent/CN110044330A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000130068A (ja) * | 1998-10-29 | 2000-05-09 | Okumura Corp | 地山沈下計測装置および地山沈下計測方法 |
JP2002340549A (ja) * | 2001-05-18 | 2002-11-27 | Central Japan Railway Co | 沈下計測装置 |
CN102506817A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 青岛理工大学 | 一种变位连通器式沉降观测仪 |
CN204461411U (zh) * | 2015-03-20 | 2015-07-08 | 湖南工程学院 | 一种简易液体地基小沉降测量装置 |
CN104976988A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-10-14 | 国家电网公司 | 一种隧道大高程差沉降测量系统 |
CN207717072U (zh) * | 2017-10-19 | 2018-08-10 | 深圳工云科技有限公司 | 误差较小的液压传感组件 |
CN209894167U (zh) * | 2019-04-26 | 2020-01-03 | 中铁十六局集团地铁工程有限公司 | 一种隧道顶板围岩位移测量装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110470273A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-11-19 | 河南理工大学 | 一种基于压力差的巷道顶板下沉量测量球监测方法 |
CN110470273B (zh) * | 2019-09-19 | 2021-07-09 | 河南理工大学 | 一种基于压力差的巷道顶板下沉量测量球监测方法 |
CN113685230A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-11-23 | 中铁十六局集团有限公司 | 隧道施工过程的安全预警方法及装置、介质及电子设备 |
CN113685230B (zh) * | 2021-04-08 | 2023-08-22 | 中铁十六局集团有限公司 | 隧道施工过程的安全预警方法及装置、介质及电子设备 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100588816C (zh) | 一种水平钻孔的施工方法 | |
CN103243747B (zh) | 预应力混凝土管桩桩基的纠偏方法 | |
CN105201406A (zh) | 水平螺旋钻的高精度管道施工工艺 | |
CN105806418A (zh) | 一种水库滑坡多场信息现场监测系统及其施工方法 | |
CN103791159A (zh) | 小直径管道的顶管施工方法 | |
CN107119669A (zh) | 用于盾构在富水砂层中侧穿房屋的预注浆加固地基方法 | |
CN205748469U (zh) | 一种水库滑坡多场信息现场监测系统 | |
CN107246007B (zh) | 一种cfg桩的施工方法 | |
CN105019485B (zh) | 一种基坑开挖桩基静载试验检测方法 | |
CN109060073A (zh) | 单孔观测岩溶山区双层地下水位装置及方法 | |
CN107238458A (zh) | 干孔泄压阀及水压致裂地应力测试装置 | |
CN103900514A (zh) | 一种急倾斜煤层巷道的多点位移计安装及数据自动采集方法 | |
CN106918322B (zh) | 一种深层岩体或土体水平及竖向变形联合测试方法 | |
CN102269578A (zh) | 空间结构竖向变形测量装置 | |
CN108548009A (zh) | 排水管道铺设方法 | |
CN110044330A (zh) | 一种隧道顶板围岩位移测量装置及方法 | |
CN106871866A (zh) | 一种开挖面底部沉降变形监测装置及其使用方法 | |
CN105604102A (zh) | 一种混凝土灌注桩桩身、钻芯孔的垂直度的现场测量方法 | |
Wan et al. | Field measurement by fully grouted vibrating wire piezometers | |
CN209894167U (zh) | 一种隧道顶板围岩位移测量装置 | |
CN208847278U (zh) | 单孔观测岩溶山区双层地下水位装置 | |
Kavvadas | Monitoring and modelling ground deformations during tunnelling | |
CN108612546B (zh) | 一种封闭环境下水平注浆施工方法 | |
CN102817605A (zh) | 一种地下钻探中准确测量钻探点高程的方法 | |
CN109695240A (zh) | 一种全地形静力触探反力支架及安装方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |