CN110375707B - 远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石窟寺文物保护工程领域，具体涉及一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统及方法。系统包括：接触部与石窟洞窟顶板紧密贴合，并随石窟洞窟顶板沿任意方向的形变产生相应的移动；关节部，用于传导接触部的移动；抬升部，用于提供沿竖直方向的形变并固定在形变位置、提供预紧力；支撑部，用于沿竖直方向向所述抬升部、所述关节部和所述接触部提供支撑；压力传感器，用于检测支撑部与抬升部之间的压力。本发明可对大跨度顶板的危岩体洞室进行高精度位移监测，具有抗干扰能力强、测量精度高、数字化、智能化、传输距离远等特，并考虑到温度变化对监测精度的影响，设置温度传感器对压力监测值进行修正，进一步提高监测精度。

Description

远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统及方法

技术领域

本发明涉及石窟寺文物保护工程领域，具体涉及一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统及方法。

背景技术

石质文物和古遗址在我国文化遗产中占有半壁江山(在全国重点文物保护单位中，石质文物和古遗址所占比重超过50％)，几乎涉及了所有不可移动文物类型。中国石窟寺最早开凿于3世纪的新疆地区，之后随佛教沿丝绸之路向东发展，4世纪开凿了甘肃敦煌莫高窟，至5～6世纪在北方和中原地区达到鼎盛时期。随着唐代综合国力的强盛，佛教石窟寺在长江流域以南地区广为传播，唐宋晚期在岷江、嘉陵江流域的四川盆地及周边地区形成了我国晚期石窟寺的营造高潮；由于藏传佛教的兴盛，石窟寺又在西藏地区得以兴盛和发展。石窟寺以佛教为主线，沿丝绸之路由西向东、向南传播，数量庞大，分布广泛。我国石窟寺主要分布在新疆地区、中原—北方地区(又分为西区—甘宁地区和东区)、南方地区和西藏地区(图一)。石窟寺时代特点明显，但又相互影响：早期新疆石窟寺的中亚风格影响了北方地区，北方石窟寺风格又延传到南方地区；在6世纪之后的南方地区，藏传佛教又影响到新疆地区和北方地区。中国石窟寺传承脉络清晰，规制相似，文化内涵相同，内容关联密切，自成体系。与古建筑、古遗址、古墓葬等文物类别相比，石窟寺是体系最完整的文物类别过去六十年间，我国的石质文物是以石窟寺保护为主体，是我国文化遗产保护中一个重要，且独特的领域，石窟寺保护基本代表了我国石质文物，甚至我国文物保护工作的发展水平。

石窟寺开凿完成以后，历经千年的自然环境侵蚀、应力卸荷影响及现代化工业进程影响，普遍面临着窟内及窟壁块体开裂、表面剥蚀加速、关键支撑柱体损伤严重等情况。目前，随着文物保护工作的深入，石窟寺残损破坏、风化破坏等问题逐渐得到重视，石窟寺的修复保护及预防性保护工作逐渐开展起来。石雕、塑像自身十分脆弱，且直接关联文物的价值，所以文物本体修复保护工作是一项谨慎的科学研究工作。

石质文物所赋存的石窟洞窟最大短期危险源为其顶板岩体的突发脆性破坏、关键受力结构体的极限脆性破坏等，一旦石窟洞窟顶板或其立柱发生突发脆性破坏，窟内所附存的各类珍贵不可移动文物将遭受毁灭性打击，而这些危险源大部分为脆性岩石材料，赋存于崖壁、岩坡表面，其临界破坏变形量过小(小于0.01mm)以至于无法直接测量。

如何用最低的扰动方法，快速、有效的对价值较高、顶板危险性较大、对人工扰动极为敏感的洞室进行变形监测工作，同时又能够满足远程实时在线监测、高精度测量的需求，达到扰动最小、破坏全程可控的监测效果，是我国石窟寺岩土工程领域的一项工程难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统，可对大跨度顶板的危岩体洞室进行高精度位移监测，具有抗干扰能力强、测量精度高、数字化、智能化、传输距离远等特，并考虑到温度变化对监测精度的影响，设置温度传感器对压力监测值进行修正，进一步提高监测精度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统包括：

接触部，所述接触部与石窟洞窟顶板贴合连接，贴合处的接触部形状与顶板形状一致，所述接触部用于与石窟洞窟顶板紧密贴合，并随石窟洞窟顶板沿任意方向的形变产生相应的移动；

关节部，所述关节部包括有自由端和固定端，所述自由端固定连接接触部的下部，所述自由端与固定端之间旋转连接，所述关节部用于传导接触部的移动；

抬升部，所述抬升部与关节的固定端固定连接，用于提供沿竖直方向的形变并固定在形变位置、提供预紧力；

支撑部，所述支撑部固定设置在石窟洞窟内部空间的底部，所述支撑部用于沿竖直方向向所述抬升部、所述关节部和所述接触部提供支撑；

压力传感器，所述压力传感器设置在支撑部与抬升部之间，用于检测支撑部与抬升部之间的压力。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统还包括：

温度传感器，所述温度传感器设置在石窟洞窟中，用于检测石窟洞窟内的温度。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述接触部包括有上表面防污隔层、找平层和橡胶隔层，所述防污隔层与石窟洞窟顶板接触连接，并贴合在石窟洞窟顶板表面，所述防污隔层由柔性材料制成，所述找平层设置在防污隔层下方，并与防污隔层下方接触连接，找平层上表面形状与石窟洞窟顶板表面形状一致，所述找平层由塑性材料制成，所述橡胶隔层与找平层下表面固定连接，连接处平整，所述橡胶隔层由橡胶制成；

优选地，所述接触部还有包括有托盘，所述托盘与关节部自由端固定连接、且托盘保持水平状态，所述橡胶隔层固定设置在托盘上表面。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述关节部包括有万向节，所述自由端与所述固定端通过万向节连接，所述固定端通过法兰与抬升部连接，所述自由端与所述固定端均为圆柱型，所述托盘呈方形，托盘边长大于自由端外径，所述万向节的最大摆动角度不超过10°。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述抬升部包括有机械式千斤顶，所述机械式千斤顶的上部通过法兰铆接所述固定端，机械式千斤顶的上部通过法兰铆接压力传感器；

优选地，所述支撑部呈圆柱状，所述支撑部外径不大于法兰外径。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统还包括电控箱、无线通讯模块、电源、无线数据接收基站和远程接收终端，所述无线通讯模块包括有接收端和发射端，所述接收端设置在电控箱内部，所述发射端设置在支撑部上，所述压力传感器和温度传感器的信号输出端均电性连接至发射端；

所述电控箱内还设有控制开关和蓄电池，所述电源通过电缆电性连接蓄电池、控制开关、无线通讯模块、压力传感器和温度传感器，所述控制开关用于控制无线通讯模块、压力传感器和温度传感器的电源通断；

所述电控箱内还设有无线数据发送装置，所述无线数据发送装置用于将接收端所接收的压力数据和温度数据发送给无线数据接收基站，所述无线数据接收基站通过网络或GPRS信号将所接收的数据发送给远程接收终端；

优选地，所述电源包括太阳能电池板和电压保护装置，所述太阳能电池板通过太阳能站基座设置在石窟洞窟外部，所述太阳能电池板输出端通过电压保护装置电性连接电控箱；

优选地，所述远程接收终端包括有室内监测平台和便携接收设备，所述室内监测平台为电脑或服务器，所述便携接收设备为手机。

本发明还提供一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方包括：

通过压力传感器监测在一时间段内因石窟洞窟顶板形变而产生的压力监测值；

通过温度传感器监测石窟洞窟内部在该时间段内的温度数据；

根据温度数据对压力监测值进行修正，计算因石窟洞窟顶板形变而产生的真实压力值；

根据真实压力值计算石窟洞窟顶板在该时间段内的变形量。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法中，作为优选方案，所述根据温度数据对压力监测值进行修正，计算因石窟洞窟顶板形变而产生的真实压力值，包括：

在该时间段内，计算橡胶或金属随温度变化沿竖直方向产生的形变量△L_i：

△L_i＝L_iβ_i(T_i-T₀)

整体结构受温度变化所产生的轴力就等于橡胶自身温度应力与橡胶压缩所产生的压力：

P_温度应力＝L₁β₁(T_i-T₀)E₂A₂+L₂β₂(T_i-T₀)E₂A₂

即：

P_温度应力＝(L₁β₁+L₂β₂)(T_i-T₀)E₂A₂

由实时监测压力P_Ti减去温度应力P_温度应力及初始预载压力P₀即为顶板变形所导致的真实下沉压力：

P_真＝P_Ti-P_温度应力-P₀

即：

P_真＝P_Ti-(L₁β₁+L₂β₂)(T_i-T₀)E₂A₂-P₀

其中，△Li为材料长度，L_i为材料长度，β_i为材料线膨胀系数，所述时间段的起止时间分别为时刻o和时刻i，T_i和T₀分别为时刻i和时刻0时的温度，β₁、β₂分别为金属和橡胶的线膨胀系数，L₁和L₂分别为支撑部和橡胶垫层的高度，P_Ti为温度为T_i时的压力监测值，A₂为橡胶垫层面积，E₂为橡胶垫层弹性模量。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法中，作为优选方案，所述根据真实压力值计算石窟洞窟顶板在该时间段内的变形量，包括：

计算石窟洞窟顶板在该时间段内的变形量△s；

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法中，作为优选方案，所述通过压力传感器监测在一时间段内因石窟洞窟顶板形变而产生的压力监测值之前，还包括：

在石窟洞窟内部，自上而下依次设置接触部、关节部、抬升部和支撑部，其中所述接触部包括有橡胶、与顶板连接，所述关节部、抬升部包括有金属，所述支撑部与石窟洞窟的地面连接；

在抬升部和支撑部之间设置压力传感器；

在石窟洞窟内部设置温度传感器。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

本发明提供一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统，具有如下优点：

本发明的目的在于提供一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统，本发明通过接触压力监测数据转换成变形的形式，实现了洞室顶板岩层微变形监测的功能，本发明采用可压缩的大阻尼线弹性橡胶隔层够实现在小微变形的情况下即可提供较大阻力的性能，在监测过程中考虑到了结构体受温度变化影响会出现监测压力的波动，通过设置温度传感器对监测压力进行修正，提高微变形监测精度；本发明可对大跨度顶板的危岩体洞室进行高精度位移监测，具有抗干扰能力强、测量精度高、数字化、智能化、传输距离远等特点。

本发明还提供一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其有益效果与远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统类似，不再赘述。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是本发明实施例所提供的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统安装过程示意图；

图2是本发明实施例所提供的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统总体结构示意图；

图3是本发明实施例所提供的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统数据传输示意图。

附图标记说明：

1-石窟洞窟，2-温度传感器，3-电缆，4-支撑部，5-压力传感器，6-机械式千斤顶，7-万向节，8-橡胶隔层，9-找平层，10-防污隔层，11-无线通讯模块发射端，12-电控箱，13-电压保护装置，14-太阳能电池板，15-太阳能站基座，16-无线数据接收基站，17-室内监测平台，18-便携接收设备。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统，所远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统包括：接触部，所述接触部与石窟洞窟1顶板贴合连接，贴合处的接触部形状与顶板形状一致，所述接触部用于与石窟洞窟1顶板紧密贴合，并随石窟洞窟1顶板沿任意方向的形变产生相应的移动；关节部，所述关节部包括有自由端和固定端，所述自由端固定连接接触部的下部，所述自由端与固定端之间旋转连接，所述关节部用于传导接触部的移动；抬升部，所述抬升部与关节的固定端固定连接，用于提供沿竖直方向的形变并固定在形变位置、提供预紧力；支撑部4，所述支撑部4固定设置在石窟洞窟1内部空间的底部，所述支撑部4用于沿竖直方向向所述抬升部、所述关节部和所述接触部提供支撑；压力传感器5，所述压力传感器5设置在支撑部4与抬升部之间，用于检测支撑部4与抬升部之间的压力。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统还包括：温度传感器2，所述温度传感器2设置在石窟洞窟1中，用于检测石窟洞窟1内的温度。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述接触部包括有上表面防污隔层10、找平层9和橡胶隔层8，所述防污隔层10与石窟洞窟1顶板接触连接，并贴合在石窟洞窟1顶板表面，所述防污隔层10由柔性材料制成，所述找平层9设置在防污隔层10下方，并与防污隔层10下方接触连接，找平层9上表面形状与石窟洞窟1顶板表面形状一致，所述找平层9由塑性材料制成，所述橡胶隔层8与找平层9下表面固定连接，连接处平整，所述橡胶隔层8由橡胶制成。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述接触部还有包括有托盘，所述托盘与关节部自由端固定连接、且托盘保持水平状态，所述橡胶隔层8固定设置在托盘上表面。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述关节部包括有万向节7，所述自由端与所述固定端通过万向节7连接，所述固定端通过法兰与抬升部连接，所述自由端与所述固定端均为圆柱型，所述托盘呈方形，托盘边长大于自由端外径，所述万向节7的最大摆动角度不超过10°。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述抬升部包括有机械式千斤顶6，所述机械式千斤顶6的上部通过法兰铆接所述固定端，机械式千斤顶6的上部通过法兰铆接压力传感器5。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述支撑部4呈圆柱状，所述支撑部4外径不大于法兰外径。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统还包括电控箱12、无线通讯模块、电源、无线数据接收基站16和远程接收终端，所述无线通讯模块包括有接收端和发射端11，所述接收端设置在电控箱12内部，所述发射端11设置在支撑部4上，所述压力传感器5和温度传感器2的信号输出端均电性连接至发射端11；所述电控箱12内还设有控制开关和蓄电池，所述电源通过电缆3电性连接蓄电池、控制开关、无线通讯模块、压力传感器5和温度传感器2，所述控制开关用于控制无线通讯模块、压力传感器5和温度传感器2的电源通断；所述电控箱12内还设有无线数据发送装置，所述无线数据发送装置用于将接收端所接收的压力数据和温度数据发送给无线数据接收基站16，所述无线数据接收基站16通过网络或GPRS信号将所接收的数据发送给远程接收终端；优选地，所述电源包括太阳能电池板14和电压保护装置13，所述太阳能电池板14通过太阳能站基座15设置在石窟洞窟1外部，所述太阳能电池板14输出端通过电压保护装置13电性连接电控箱12。

如图3所示，在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统中，作为优选方案，所述远程接收终端包括有室内监测平台17和便携接收设备18，所述室内监测平台17为电脑或服务器，所述便携接收设备18为手机。

本发明压力-变形监测功能的实现过程如下：首先确定需要监测压力的部位并在地板对应位置进行找平，在允许情况下可采用水泥找平或打磨找平；其次将支撑部4、压力传感器5、机械式千斤顶6、万向节7使用法兰盘逐段安装铆接完毕，此时若顶板较高可采用脚手架辅助安装；再次拌合环氧树脂与石英砂，将二者调和成塑性状态，摊铺于橡胶隔层8上，橡胶隔层8采用大阻尼线弹性橡胶制成，在万向节7上部铁板上涂抹纯环氧树脂，将已经摊铺好的橡胶隔层8贴合于万向节7上部铁板上；将上表面防污隔层10覆盖于找平层9表面，此时即可顶升机械式千斤顶6直至将找平层9完全贴合密实于上部岩层；待到找平层9耦合速凝环氧树脂找平层完全凝固后降低机械式千斤顶6的高度1-2cm距离，此时再顶升机械式千斤顶6至一定压力值，大于3-5kN，使得结构能够完全保持稳定即可。

本发明温度监测功能的实现过程如下：温度传感器2的目的是提供监测点温度数据，其作用是通过提供与压力监测数据同时刻的温度，为后期数据温度补偿提供依据；温度传感器2通过电缆由太阳能电池供电。

本发明太阳能及数据传输功能的实现过程如下：该部分功能系统由电控箱12号、电压保护装置13、太阳能板电池板14、太阳能站基座15构成，太阳能站基座为混凝土制成，该部分功能系统需满足单次日光充电能够满足一个月运行的电量储存要求；太阳能杆下部固定基座若遇到有较好的岩石基底，也可直接用铆钉固定；电控箱12用于接收压力及温度无线数据和发送这些数据。

本发明的数据发布功能的实现过程如下：数据链前段由现场数据发送设备将数据发送至云端网络，末端由因特网和GPRS手机信号基站，即无线数据接收基站16将现场监测数据发送至远程室内监测平台17及便携式接收设备18。

本发明还提供一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方包括以下步骤：

步骤S1、搭建监测系统。

步骤S2、通过压力传感器5监测在一时间段内因石窟洞窟1顶板形变而产生的压力监测值；

步骤S3、通过温度传感器2监测石窟洞窟1内部在该时间段内的温度数据；

步骤S4、根据温度数据对压力监测值进行修正，计算因石窟洞窟1顶板形变而产生的真实压力值；

步骤S5、根据真实压力值计算石窟洞窟1顶板在该时间段内的变形量。

由于洞室顶板岩层厚度、跨度不一，限于岩石材料的脆性特征，其顶板岩石往往在较小变形的情况下即可发生脆性突发破断，这就使得传统电阻式位移监测设备监测成功率往往较低。为解决该问题，本发明首次通过接触压力监测数据转换成变形的形式，实现了洞室顶板岩层微变形监测的功能。本发明中，可压缩的大阻尼线弹性橡胶隔层8能够实现在小微变形的情况下即可提供较大阻力的性能，但在监测过程中结构体受温度变化影响会出现监测压力的波动，而结构配件中以橡胶隔层8及主体钢材为主要温度变形控制性因素。而岩石和耦合环氧层温度膨胀系数及受压变形特征远小于前两者，为次要因素。本发明中橡胶有机材料及钢材变形对温度较为敏感，且在一定范围内-20～+80℃，保持完全线弹性即低温微收缩高温微膨胀的工作性能，因此需要对周边温度进行监测，并通过压力监测数据进行温度补偿，支撑柱体及橡胶受温度影响时均会产生热胀冷缩现象，线性变化公式为：

△L_i＝L_iβ_i(T_i-T₀)

其中，△L_i为材料长度，L_i为材料长度，β_i为材料线膨胀系数。

由于钢材弹性模量是橡胶垫层的2.6万倍，相同变形量条件下钢材温度应力远远大于橡胶温度应力，因此温度上升时橡胶垫层会产生压缩而柱体则产生膨胀。整体结构受温度变化所产生的轴力就等于橡胶自身温度应力与橡胶压缩所产生的压力：

P_温度应力＝L₁β₁(T_i-T₀)E₂A₂+L₂β₂(T_i-T₀)E₂A₂

即：

P_温度应力＝(L₁β₁+L₂β₂)(T_i-T₀)E₂A₂

T_i和T₀是时间为i和0时相应的温度，β₁、β₂分别为钢材及橡胶隔层8的线膨胀系数，L₁、L₂分别为柱体长度和橡胶垫层厚度，E₂、A₂分别为橡胶垫层弹性模量与面积(常量，不受温度影响)。通过室内测定β₁、β₂值，现场标定0时刻的温度T₀，并实时测定瞬时温度T_i即可对压力监测数据进行温度修正：

由实时监测压力P_Ti减去该部分温度应力P_温度应力及初始预载压力P₀即为顶板变形所导致的真实下沉压力：：

P_真＝P_Ti-P_温度应力-P₀

即：

P_真＝P_Ti-(L₁β₁+L₂β₂)(T_i-T₀)E₂A₂-P₀

P_真和P_Ti分别为温度修正后的真实压力值和温度为T_i时的压力监测值，P₀为用于稳定结构的0时刻初始预载压力；P温度应力是由于柱体及橡胶垫层受温度影响产生的温度压力；此时顶板变形值△s即可通过以下公式换算获得：

P的测量精度为100N，完成后顶板变形监测分辨精度可达到0.01mm，能够满足顶板高精度微变形监测的需要。系统搭建完成后，在远程数据监测平台软件内部进行温度补偿计算和变形值换算，直接输出顶板下沉压力和实际变形量，实现远程实时高精度监测功能。

在上述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法中，作为优选方案，所述通过压力传感器5监测在一时间段内因石窟洞窟1顶板形变而产生的压力监测值之前，还包括：

在石窟洞窟1内部，自上而下依次设置接触部、关节部、抬升部和支撑部4，其中所述接触部包括有橡胶、与顶板连接，所述关节部、抬升部包括有金属，所述支撑部4与石窟洞窟1的地面连接；

在抬升部和支撑部4之间设置压力传感器5；

在石窟洞窟1内部设置温度传感器2。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法包括：

通过压力传感器监测在一时间段内因石窟洞窟顶板形变而产生的压力监测值；

通过温度传感器监测石窟洞窟内部在该时间段内的温度数据；

根据温度数据对压力监测值进行修正，计算因石窟洞窟顶板形变而产生的真实压力值，包括：

在该时间段内，计算橡胶或金属随温度变化沿竖直方向产生的形变量ΔL_i：

ΔL_i＝L_iβ_i(T_i-T₀)

整体结构受温度变化所产生的轴力就等于橡胶自身温度应力与橡胶压缩所产生的压力：

P_温度应力＝L₁β₁(T_i-T₀)E₂A₂+L₂β₂(T_i-T₀)E₂A₂

即：

P_温度应力＝(L₁β₁+L₂β₂)(T_i-T₀)E₂A₂

由实时监测压力P_Ti减去温度应力P_温度应力及初始预载压力P₀即为顶板变形所导致的真实下沉压力：

P_真＝P_Ti-P_温度应力-P₀

即：

P_真＝P_Ti-(L₁β₁+L₂β₂)(T_i-T₀)E₂A₂-P₀

其中，△Li为材料长度，L_i为材料长度，β_i为材料线膨胀系数，所述时间段的起止时间分别为时刻o和时刻i，T_i和T₀分别为时刻i和时刻0时的温度，β₁、β₂分别为金属和橡胶的线膨胀系数，L₁和L₂分别为支撑部和橡胶垫层的高度，P_Ti为温度为T_i时的压力监测值，A₂为橡胶垫层面积，E₂为橡胶垫层弹性模量；

根据真实压力值计算石窟洞窟顶板在该时间段内的变形量。

2.如权利要求1所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述根据真实压力值计算石窟洞窟顶板在该时间段内的变形量，包括：

计算石窟洞窟顶板在该时间段内的变形量Δs；

3.如权利要求2所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述通过压力传感器监测在一时间段内因石窟洞窟顶板形变而产生的压力监测值之前，还包括：

在石窟洞窟内部，自上而下依次设置接触部、关节部、抬升部和支撑部，其中所述接触部包括有橡胶、与顶板连接，所述关节部、抬升部包括有金属，所述支撑部与石窟洞窟的地面连接；

在抬升部和支撑部之间设置压力传感器；

在石窟洞窟内部设置温度传感器。

4.如权利要求1所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，该方法所采用的系统为远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统，具体包括：

接触部，所述接触部与石窟洞窟顶板贴合连接，贴合处的接触部形状与顶板形状一致，所述接触部用于与石窟洞窟顶板紧密贴合，并随石窟洞窟顶板沿任意方向的形变产生相应的移动；

关节部，所述关节部包括有自由端和固定端，所述自由端固定连接接触部的下部，所述自由端与固定端之间旋转连接，所述关节部用于传导接触部的移动；

抬升部，所述抬升部与关节的固定端固定连接，用于提供沿竖直方向的形变并固定在形变位置、提供预紧力；

支撑部，所述支撑部固定设置在石窟洞窟内部空间的底部，所述支撑部用于沿竖直方向向所述抬升部、所述关节部和所述接触部提供支撑；

压力传感器，所述压力传感器设置在支撑部与抬升部之间，用于检测支撑部与抬升部之间的压力。

5.如权利要求4所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统还包括：

温度传感器，所述温度传感器设置在石窟洞窟中，用于检测石窟洞窟内的温度。

6.如权利要求5所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述接触部包括有上表面防污隔层、找平层和橡胶隔层，所述防污隔层与石窟洞窟顶板接触连接，并贴合在石窟洞窟顶板表面，所述防污隔层由柔性材料制成，所述找平层设置在防污隔层下方，并与防污隔层下方接触连接，找平层上表面形状与石窟洞窟顶板表面形状一致，所述找平层由塑性材料制成，所述橡胶隔层与找平层下表面固定连接，连接处平整，所述橡胶隔层由橡胶制成。

7.如权利要求6所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述接触部还有包括有托盘，所述托盘与关节部自由端固定连接、且托盘保持水平状态，所述橡胶隔层固定设置在托盘上表面。

8.如权利要求7所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述关节部包括有万向节，所述自由端与所述固定端通过万向节连接，所述固定端通过法兰与抬升部连接，所述自由端与所述固定端均为圆柱型，所述托盘呈方形，托盘边长大于自由端外径，所述万向节的最大摆动角度不超过10°。

9.如权利要求8所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述抬升部包括有机械式千斤顶，所述机械式千斤顶的上部通过法兰铆接所述固定端，机械式千斤顶的上部通过法兰铆接压力传感器。

10.如权利要求9所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述支撑部呈圆柱状，所述支撑部外径不大于法兰外径。

11.如权利要求5所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的系统还包括电控箱、无线通讯模块、电源、无线数据接收基站和远程接收终端，所述无线通讯模块包括有接收端和发射端，所述接收端设置在电控箱内部，所述发射端设置在支撑部上，所述压力传感器和温度传感器的信号输出端均电性连接至发射端；

所述电控箱内还设有控制开关和蓄电池，所述电源通过电缆电性连接蓄电池、控制开关、无线通讯模块、压力传感器和温度传感器，所述控制开关用于控制无线通讯模块、压力传感器和温度传感器的电源通断；

所述电控箱内还设有无线数据发送装置，所述无线数据发送装置用于将接收端所接收的压力数据和温度数据发送给无线数据接收基站，所述无线数据接收基站通过网络或GPRS信号将所接收的数据发送给远程接收终端。

12.如权利要求11所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述电源包括太阳能电池板和电压保护装置，所述太阳能电池板通过太阳能站基座设置在石窟洞窟外部，所述太阳能电池板输出端通过电压保护装置电性连接电控箱。

13.如权利要求11所述的远程实时监测石窟寺顶板危岩体变形的方法，其特征在于，所述远程接收终端包括有室内监测平台和便携接收设备，所述室内监测平台为电脑或服务器，所述便携接收设备为手机。

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