CN114370897A - 一种暗挖隧道爆破震动监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种暗挖隧道爆破震动监测装置，监测装置至少包括：净空监测组件，用于测量所处位置的净空信息；振动监测组件，用于测量所处位置的振动信息；水平监测组件，用于测量所处位置的沉降信息。监测装置还包括用于安装上述组件的监测面，监测面由外向内布置间距线性减少地设置在暗挖隧道开挖断面上，并将振动信息制成三维立体模型，通过立体直观的展示方式获得隧道的振动信息情况。

Description

一种暗挖隧道爆破震动监测装置及方法

技术领域

本发明涉及隧道施工监测监控领域，尤其涉及一种暗挖隧道爆破震动监测装置及方法。

背景技术

地铁交通以其高效、快捷、环保等优点，成为缓解城市交通压力和减少污染的有效手段，但是由于城市既有建筑的存在、需修建大量地下隧道。为了加快施工进程和效率，岩层地段不可避免要采取爆破施工，但爆破通常会对现有建筑物带来一定的影响，例如沉降和振动等。为了直观地对隧道施工过程造成的影响，需要不断地对地面沉降和爆破振动进行测量，从而根据测量结果调整施工参数或采取相应的措施，从而尽可能减少隧道施工对建筑物或周围环境的影响。

现有技术中如公开号为CN103777235A的专利文献提出了一种分层开挖深埋硬岩隧道微震监测传感器布置方法，在隧道第二层至最后一层开挖时，第一组/第二组微震传感器安装于掌子面后方/前方的隧道内壁岩体中，以隧道当前开挖层底板中心线向下偏移1m处的直线为旋转中心线，第一组微震传感器和第二组微震传感器以旋转中心线为中心轴分布在隧道内壁岩体中，随着掌子面的不断推进，重新布置第一组/第二组微震传感器，直至隧道开挖完成。本发明利用隧道已开挖层提供的空间，在开挖掌子面前方和后方布置微震传感器，将风险较高的掌子面及其附近区域始终包含于布置在掌子面前后两组微震传感器阵列内，有利于对微破裂信号的采集，保证了微震定位精度，为灾害的准确预测预报奠定基础。

CN108489601B公开了一种隧道近距穿越地下管线的爆破振动监测方法，具体步骤如下：在距离管线一定距离找到一个与管线所在位置地层分布相同似的地层来安装传感器；获得传感器的间距以及传感器距离隧道的纵向距离等参数；在传感器设计安放位置进行钻孔，在钻孔内安放传感器；计算各传感器距离每次隧道爆破时爆源中心的距离；运用萨道夫斯基经验公式得出经验参数K、α；当隧道掌子面距离1号传感器纵向距离L1，根据三个传感器的监测数据进行回归分析得出K1、α1；当隧道掌子面距离1号传感器L2、L3距离时，分别进行第二、第三次监测经回归分析得出K2、α2、K3、α4，对得出的三组经验参数取平均值，确定最终的K、α；该方法简单易行，预测结果准确。

CN109139112B公开了一种隧道结构的自动监测系统，包括测量工具和监控平台；其中，测量工具包括隧道水平收敛检测单元、隧道拱部沉降检测单元、轨道竖向位移检测单元、隧道衬砌横向应力检测单元、隧道衬砌纵向应力检测单元、现场爆破检测单元和全站仪。监控平台设置在隧道外，与上述测量工具一一电连接。本发明的自动监测系统，利用测量工具实时获取监测断面中体现的隧道结构变形、应力变化和震动速度的信息，以准确掌握既有隧道的运营状况。在此基础上，本发明还提供了一种隧道结构的自动监测方法，采用上述自动监测系统，以准确获得新建隧道施工对既有隧道持续产生影响的完整数据，反映既有隧道运营安全的实时信息，准确指导新建隧道的施工。

上述技术方案提出采用水平仪和振动记录仪的方式对隧道施工过程中的沉降信息和振动监测信息进行监控监测，根据监测信息对隧道施工工程中的参数不断调整或采取相应技术手段的方式减少隧道施工过程给周围建筑物或建筑设施带来的危害和影响，而监测数据关系着施工方对施工过程的适应性调整，而现有的监测方法由于施用对象不同，且测量过程中往往会由于测量位置的误差，不能准确地反映施工过程中的测量数据，因此，不断改进现有测量方法获得更准确的监测数据显得尤其重要。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

为解决上述现有技术中至少一部分不足之处，本发明提出了一种暗挖隧道爆破震动监测装置，监测装置至少包括：净空监测组件，用于测量所处位置的净空信息；振动监测组件，用于测量所处位置的振动信息；水平监测组件，用于测量所处位置的沉降信息；监测装置还包括用于安装上述组件的监测面，监测面由外向内布置间距线性减少地设置在暗挖隧道开挖断面上。

优选地，监测装置还包括：

接收组件，通过无线电传输的方式接收净空信息、振动信息和沉降信息，

处理组件，对沉降信息、净空信息和振动信息进行分析并基于分析结果生成对应的监测反馈信息，

建模组件，将不同监测面上的振动信息对应处理后建立成对应的振动信息模型。

优选地，在监测面上设置至少一个净空监测组件，通过净空监测组件进行净空监测以获得所处监测面上的净空信息，净空监测组件包括：

记录单元，获取每个净空监测组件所处监测面的净空参数信息；

运算单元，基于净空参数信息运算生成隧道的净空信息。

优选地，在监测面上设置至少三个振动监测组件，通过每个振动监测组件进行振动监测以获得隧道的振动信息，包括：

爆破监控单元，通过对振动监测组件所处位置进行爆破监测，以获得隧道的初测振动信息；

视频监测单元，在隧道中设置多个视频监测区域，通过对每个视频监测区域进行视频监测以获得每个视频监测区域的视频信息；

整合单元，基于每个视频监测区域的视频信息对隧道的初测振动信息进行校正整合，以获得整合后振动信息；

保留单元，将校正后振动信息作为隧道的振动信息。

优选地，在监测面上设置至少一个水平监测组件，通过水平监测组件进行水准监测以获得隧道的沉降信息，包括：

测量单元，获取每个水准监测单元位置的水平监测参数信息；

对照单元，基于水平监测参数信息获取相邻水准监测点之间的相对沉降值；

处理单元，基于相对沉降值获得隧道的沉降信息。

优选地，净空监测组件、振动监测组件和水平振动组件在不同监测面上的布置位置互不相同。

优选地，振动监测组件在监测面上的布置位置不共线。

优选地，处理组件包括：

净空判断单元，用于判断净空信息是否超过预设净空偏差阈值，在净空信息超过预设净空偏差阈值的情况下，生成净空报警信息；

爆破判断单元，用于判断振动信息是否超过预设振动阈值，在振动信息超过预设振动阈值的情况下，生成振动报警信息；

水平判断单元，用于判断沉降信息是否超过预设沉降阈值，在沉降信息超过预设沉降阈值的情况下，生成沉降报警信息。

优选地，本发明还提供一种暗挖隧道爆破震动监测方法，监测方法至少包括：

在暗挖隧道内开挖断面上由外向内设置多个布置间距线性减少的监测面，在监测面上设置净空监测点，振动监测点和水平监测点，对应设置净空监测组件、振动监测组件和水平振动组件用以测量对应监测面上所处位置的净空信息、振动信息和沉降信息，通过无线电传输的方式接收净空信息、振动信息和沉降信息，对净空信息、振动信息和沉降信息进行分析后基于分析结果生成对应的监测反馈信息，将不同监测面上振动信息对应处理后建立成振动信息模型。

优选地，对净空信息、振动信息和沉降信息进行分析后基于分析结果生成对应的监测反馈信息包括：

判断净空信息是否超过预设净空偏差阈值，在净空信息超过预设净空偏差阈值的情况下，生成净空报警信息；

判断振动信息是否超过预设振动阈值，在振动信息超过预设振动阈值的情况下，生成振动报警信息；

判断沉降信息是否超过预设沉降阈值，在沉降信息超过预设沉降阈值的情况下，生成沉降报警信息。

本发明至少有以下优点：

通过在隧道中设置多个监测面，且将监测装置配合监测面呈面状布置的方式设置，使得能够通过监测装置获得监测面上不同位置的面状监控信息，通过对不同监测面的监测数据进行整合处理后输出立体状三维监测图，从而以三维立体化的数据方式呈现隧道内不同位置的监测信息；且相较于传统仅设置单个监测装置测定某个位置的监测信息的方法，多个呈面状布置的监测装置提高了对隧道内某点测算时的监测数据的精度；采用自动测量的方法避免了施工过程中需要不断地对隧道进行测量的工作量，极大程度上降低了测量工作的负担。

附图说明

图1为本发明的暗挖隧道爆破振动监测装置的监测装置的结构示意图；

图2本发明的暗挖隧道爆破振动监测装置的监测装置的优选结构示意图；

图3为本发明的暗挖隧道爆破振动监测装置的监测方法的实现流程图；

图4为本发明的暗挖隧道爆破振动监测装置的监测装置的隧道侧面与监测面的关系图。

附图标记列表

10、净空监测组件；20、振动监测组件；30、水平监测组件；40、接收组件；50、处理组件；60、建模组件；70、监测面；11、记录单元；12、运算单元；21、爆破监控单元；22、视频监测单元；23、整合单元；24、保留单元；31、测量单元；32、对照单元；33、处理单元；51、净空判断单元；52、爆破判断单元；53、水平判断单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明提供一种暗挖隧道爆破震动监测装置，如图1所示，监测装置至少包括：

净空监测组件10，用于测量所处位置的净空信息；

振动监测组件20，用于测量所处位置的振动信息；

水平监测组件30，用于测量所处位置的沉降信息。

在对隧道参数进行测量时，至少一个净空监测组件、至少一个振动监测组件和至少一个水平监测组件以彼此共面布置的方式设置在垂直于开挖隧道断面的其中一个监测面70上，其中，在暗挖隧道开挖断面上由外向内线性布置有多个监测面70。根据一种优选实施方式，上述监测装置还包括接收组件40、处理组件50和建模组件60。接收组件40通过无线电传输的方式接收净空信息、振动信息和沉降信息。处理组件50用于对沉降信息、净空信息和振动信息进行分析并基于分析结果生成对应的监测反馈信息。建模组件60用于将不同监测面70上的振动信息对应处理后建立成对应振动信息模型。

接收组件40通过无线电传输的方式接收净空信息、振动信息和沉降信息。其中接收组件40在爆破施工时通过无线电传输的方式按排列顺序依次接收并传输所有所述监测面70上的所述净空信息、所述振动信息和所述沉降信息，并将监测信息映射至对应监测面70。其中，所述接收组件40将从所述净空监测组件10、振动监测组件20和水平监测组件30接收到的监测信息和对应映射的监测面70所处位置信息传输至所述处理组件50。其中，所述接收组件40在接收到未按照其对应的所述监测面70所处位置的线性参数进行变化的异常监测信息时，将所述异常监测信息和其对应映射的监测面70的位置信息以带突出标记的方式传输至所述处理组件50。其中，将异常监测信息按照以与正常状态下配合其监测面70的线性参数应对应的监测信息之间的差异幅度按等级分为一级异常监测信息、二级异常监测信息和三级异常监测信息，异常监测信息的等级基于异常幅度的升高逐级递增。其中，一级异常监测信息突出标记的方式为标记为蓝色信息；二级异常监测信息的突出标记方式为标记为橙色信息；三级异常监测信息突出标记的方式为标记为红色信息。其中，三级监测信息为与配合其监测面70的线性参数应对应的监测信息之间的差异幅度多次达到100％或差异幅度超过100％的监测信息，接收组件40在接收到三级监测信息时将所述三级监测信息标红过滤；二级监测信息为差异幅度达到11％-100％的监测信息，接收组件40接收到此类信息后将二级监测信息标记为橙色发送至处理组件50。一级监测信息为差异幅度达到0-10％的监测信息，接收组件40接收到此类信息后将一级监测信息标记为蓝色发送至处理组件50。

处理组件50用于将监测信息分析并反馈，并将监测信息储存以对下一次监测做出指导。处理组件50在接收到靠近爆破位置的第一个监测面70的初始监测信息时，将初始监测信息对应监测面70的线性布置参数模拟出剩余监测面70上的应对应的监测信息并发送至接收组件40以对剩余监测面上的监测信息与对应监测面70上应对应的监测信息之间的差异幅度进行计算和判断。其中，处理组件50在接收到异常监测信息时，对异常信息所在的监测面70和该监测面70靠近隧道爆破侧的上一个监测面70的监测信息和位置信息提取，通过对比以往监测信息判断这两个监测面之间存在的问题，如当异常监测信息为振动信息时，则判断该监测面之间存在吸收振动能量的集水坑或存在侵蚀空洞。处理组件40将异常情况和对应的反馈以可视化的方式输出。其中处理组件40能够将异常监测信息所处监测面70位置之后的监测面70的线性参数加入配合异常监测信息的变量参数k，使得之后的监测面70上的监测信息仍满足其对应监测面70所处位置对应的线性参数，避免了在某个点出现的异常情况如振动幅度因出现空洞大量减少而造成的之后的监测面70测量的振动幅度全都小于应对应的振动幅度造成大面积监测信息异常。

上述建模组件60在接收到不同监测面70上的振动信息后基于监测面70之间的线性关系经过测算后获得整个隧道内的振动信息，并通过一一映射的方式建立振动信息模型，使得可以通过振动信息模型对隧道内不同位置的监测信息进行直观地了解。建模组件60能够根据不同时间传输的振动信息对振动信息模型进行实时更新，使得能够通过振动信息模型实时对隧道施工过程中产生的针对进行监控，并基于监控数据对施工参数进行调整，极大程度上提高了施工效率。

根据一种优选实施方式，在监测面70上设置至少一个净空监测组件10，通过净空监测组件10进行净空监测以获得隧道的净空信息。如图2所示，净空监测组件10包括记录单元11和运算单元12。记录单元11用于获取每个净空监测点的净空参数信息。运算单元12则用于基于净空参数信息生成隧道的净空信息。

根据一种优选实施方式，在监测面70上设置至少三个振动监测组件20，通过每个振动监测组件进行振动监测以获得隧道的振动信息。如图2所示，振动监测组件20包括爆破监测单元21、视频监测单元22、整合单元23和保留单元24。爆破监测单元21用于通过对振动监测组件所处位置进行爆破监测，从而获得隧道的初测振动信息，用于对每个爆破监测点进行爆破监测以获得隧道的初测振动信息。视频监测单元22用于设置于隧道中的多个视频监测区域，用于对每个视频监测区域进行视频监测以获得每个视频监测区域的视频信息。整合单元23用于与爆破监测单元和视频监测单元电连接，用于基于每个视频监测区域的视频信息对隧道的初测振动信息进行校正，以获得整合后振动信息。保留单元24用于将校正后振动信息作为隧道的振动信息。优选地，为使得监测组件20的测量数据能够更准确地接近所处开挖断面的振动信息，将同一个监测面70上的监测组件的数量设置为4个，使得能够通过引入第四个监测组件形成监测体的方式对某个监测面70上某点的振动信息进行验算。

根据一种优选实施方式，在监测面70上设置至少一个水平监测组件30，通过水平监测组件进行水准监测以获得隧道的沉降信息。如图2所示，水平监测组件包括测量单元31、对照单元32、处理单元33。测量单元31用于获取水准监测点的水平监测参数信息。对照单元32用于基于水平监测参数信息获取相邻水准监测点之间的相对沉降值。处理单元33用于基于相对沉降值获得隧道的沉降信息。

根据一种优选实施方式，每个监测面70上的净空监测组件10、振动监测组件20和水平监测组件30设置的位置互不相同。为了避免相同的布置方法带来测量时的共同误差叠加，不同位置的监测面70上的监测组件布置位置不同。由于在相同位置振动监测组件20可能受到振动幅度较大造成测量误差且其他监测面70上的同一振动监测组件20也受到影响造成误差叠加，需要改变振动监测组件20在对应监测面70上的位置从而减少产生的误差。净空监测组件10和水平监测组件30的布置原理相同此处不再赘述。

根据一种优选实施方式，处理组件50包括净空判断单元51、爆破判断单元52和水平判断单元53。净空判断单元51用于判断净空信息是否大于预设净空偏差阈值，在净空信息大于预设净空偏差阈值的情况下，生成净空报警信息。爆破判断单元52，用于判断振动信息是否大于预设振动阈值，在振动信息大于预设振动阈值的情况下，生成振动报警信息。水平判断单元53，用于判断沉降信息是否大于预设沉降阈值，在沉降信息大于预设沉降阈值的情况下，生成沉降报警信息。

下面结合附图对本发明实施例所提供的暗挖隧道爆破震动监测的监测方法进行说明。

参见图3，基于同一发明构思，本发明公开一种暗挖隧道爆破震动监测方法，监测方法包括：

S10)在暗挖隧道开挖断面上由外向内设置多个布置间距线性减少的监测面70；

S20)在监测面70上设置若干净空监测点、爆破监测点和水平监测点；

S30)对应净空监测点、爆破监测点和水平监测点设置净空监测组件10、振动监测组件20和水平振动组件30；

S40)测量所处位置的净空信息、振动信息和沉降信息；

S50)对沉降信息、净空信息以及振动信息进行分析，并基于分析结果生成对应的监测反馈信息，将不同监测面70上的额振动信息对应处理后建立振动信息模型。

如图4所示，监测面70的布置方式为由外到内逐渐密集的方式设置。由于开挖工作面产生的振动能量在传播过程被岩体吸收，振动传播是一个振幅从工作面处由内向外逐渐衰减的过程。在位于开挖工作面越近的地方，振动幅度减少程度越小，能测量的数据越准确；而在位于开挖工作面越远的地方，振动的幅度减少程度也越高，对应的能够测量到的振幅强度越低，机械测量误差越大导致测量出的结果不准确。为了尽可能准确地获得振动在不同位置的振动幅度，采取在靠近工作面处的位置逐渐加密设置监测面70的方式获取监测装置所处位置对应的振动幅度。优选地，监测面70采取布置间距由外到内线性减少的方式布置，使得能够通过不同监测面70上的监测数据测算不处于监测面70上的位置的监测信息。即通过线性布置的方式设置监测面70，基于监测面70上能监测到的振动信息以及对应的线性关系获取个监测面70之间位置的振动数据。例如，将某两个监测面70之间的振动监测组件20测量得到的振动信息与线性关系对照，判断振动信息是否符合监测面之间线性数据，当判断结果为是，即可按照线性关系对监测面70之间位置的监测信息进行推算和建模；当判断结果为否，计算线性关系与振动信息之间的误差，调整这两个监测面70之间的线性参数，并将调整后的线性参数应用于该两个监测面向外方向上的线性关系。通过对不同监测面间的线性关系进行调整，不断减少依据线性关系推算不同位置处的振动信息的误差，进一步提高了测量的准确性。优选地，当某段监测面70之间的线性关系于振动信息误差较大时，应考虑振动传播过程中这些监测面70之间存在异常情况，如壁内存在空鼓或水坑等情况，此时应对该处进行重新测量并检测。

监测面70与隧道开挖断面不重合，使得监测面70上的监测装置能够测量处于监测面70上不同位置的监测信息取均值后获得对应的所处开挖断面所在位置的监测信息，进一步减少了仅在某一个隧道开挖断面设置监测装置测量带来的误差。为了保证监测面70不同位置的测量数据尽可能接近所处开挖断面位置的振动数据，监测面70与开挖断面之间的角度应尽可能接近，但较小的角度会带来振动监测组件的位置与开挖工作面的位置相同，造成测量重复。较优地，当监测面70与隧道开挖断面的角度为30°时，振动监测组件20测量的数据均值最接近所在开挖断面处的振动信息，且此时通过处于同一面上的监测组件对该面上其他位置的振动信息测算的结果最接近该点实际的振动信息。

本发明通过在隧道中设置监测点并对关键参数进行实时监控，同时将监控的参数信息通过无线通信方式发送给技术人员，因此不需要技术人员进入隧道进行各项参数的检测，大大提高了在暗挖隧道爆破开挖的施工过程中的安全性，提高了对隧道的监控的有效性，提高了隧道开挖过程的安全性，降低了对周围建筑设置的影响。

本发明通过每个水准监测点进行水准监测以获得隧道的沉降信息，包括：获取每个水准监测点的水平监测参数信息；基于水平监测参数信息获取相邻水准监测点之间的相对沉降值；基于相对沉降值获得隧道的沉降信息。

根据一种优选实施方式，技术人员采用静力水准仪对每个监测点进行水平监测，技术人员在远程监控到A水准监测点的静力水准仪中的液面高度为10mm，以及B水准监测点的静力水准仪的液面高度为7mm，因此根据上述数据获得A水平监测点和B水平监测点之间的相对沉降差为3mm。进一步地，根据该相对沉降差获得该隧道的在每个水平监测点的沉降信息，例如技术人员通过设置一个监测基点，并通过每个水平监测点的递推关系获得每个水平监测点与监测基点之间的相对沉降差，从而获得每个水平监测点的沉降值，进而获得隧道的沉降信息。

根据一种优选实施方式，通过采用静力水准仪对隧道内的每个水准监测点进行精确的远程监控，从而及时获得整个隧道的沉降信息，从而及时发现在施工过程中对隧道造成的影响，并及时采取对应的保护措施或及时向技术人员进行警示，从而保证在施工过程中隧道的正常开挖支护，提高了对隧道的监控的有效性以及隧道施工的安全性。

根据一种优选实施方式，在隧道中设置至少一个净空监测点，通过每个净空监测点进行净空监测以获得隧道的净空信息。包括：按照预设间距在隧道中设置净空监测点；获取每个净空监测点的净空参数信息；基于净空参数信息生成隧道的净空信息。

根据一种优选实施方式，技术人员通过在隧道中按照预设监测面70间距设置多个净空监测点，并在每个净空监测点上设置一个距离检测装置，以获取每个净空监测点上的净空参数信息。例如获取每个净空监测点的隧道内径值，并进而获得整个隧道的净空信息，技术人员可以在远程实时查看当前隧道的净空信息，并及时对隧道的异常情况进行处理，提高施工过程中隧道的安全性。

进一步地，在本发明实施例中，通过每个爆破监测点进行爆破监测以获得隧道的振动信息，包括：通过每个爆破监测点进行爆破监测，以获得隧道的初测振动信息；在隧道中设置多个视频监测区域，通过对每个视频监测区域进行视频监测以获得每个视频监测区域的视频信息；基于每个视频监测区域的视频信息对隧道的初测振动信息进行校正，以获得校正后振动信息；将校正后振动信息作为隧道的振动信息。

根据一种优选实施方式，技术人员根据实际的爆破技术资料，例如爆破位置、爆破强度等参数。在隧道中设置多个振动监测组件，并对爆破操作进行监测以获得爆破数据。例如获得面质点的振动速度、爆破振动持续时间以及爆破地震波的主振频率信号等参数数据，并将上述参数数据作为初测振动信息。技术人员还进一步地在隧道中设置多个视频监测区域，并在每个视频监测区域设置一个视频监测单元以对整个隧道进行视频监测，并获得整个隧道的视频信息。此时根据该视频信息对初测振动信息进行校正，调整与实际情况偏差较大的数据，并获得校正后振动信息，并将该校正后振动信息作为隧道的振动信息，且振动监测组件的布置方式和数量如上述监测装置中的振动监测组件进行设置。

本发明通过在爆破过程中，从振动信号以及视频监控的多个角度获取隧道对爆破操作的受影响程度，且通过面状布置振动监测装置的方法获取该面上不同位置对应的振动信息，从而获得精确的监控数据，辅助技术人员对整个隧道进行及时有效的监控，提高在施工过程中隧道的开挖安全性，提高了监控的有效性。

根据一种优选地实施方式，通过在监测面70上设置三个振动监测组件的方式能够确定一个与监测面70重合的振动传播面，从而能够根据三个振动监测组件的振动信息获取同一个振动传播面上的其他位置的振动信息。为了确定振动传播面，上述监测组件设置在监测面70上不处于同一条直线上的位置。在上述建立振动信息模型时，由于三个振动监测组件设置位置接近，仅需要取均值即可获得所处监测面70上的振动信息。但当需要对某一个监测面70上某点的振动信息进行测算时，则能够通过振动传播面上的三个振动监测组件与该点之间的相对位置计算该点的振动信息，使得隧道内的振动监测组件监测的振动信息精度更高且不易出错。优选地，可以适当通过增加监测面70上监测组件的布置数量进一步提高对监测面70上某点的振动信息进行计算时的精度。

根据一种优选实施方式，对沉降信息、净空信息以及振动信息发进行分析，并基于分析结果生成对应的监测反馈信息包括：判断沉降信息是否大于预设沉降阈值，在沉降信息大于预设沉降阈值的情况下，生成沉降报警信息；判断净空信息是否大于预设净空偏差阈值，在净空信息大于预设净空偏差阈值的情况下，生成净空报警信息；判断振动信息是否大于预设振动阈值，在振动信息大于预设振动阈值的情况下，生成振动报警信息。

根据一种优选实施方式，对各净空监测点所处位置处的净空信息情况进行监测过程中，每次监测完成后，需对本次监测结果进行记录存档，并获得各隧道监测断面所处位置处的隧道状态随监测时间变化的变化情况。对各振动监测点所处位置处的振动信息情况进行监测过程中每次监测完成后，需对本次监测结果进行记录存档，并获得各隧道监测断面所处位置处的振动状态随监测时间变化的变化情况。对各水平监测点所处位置处的地表沉降情况进行监测过程中，每次监测完成后，需对本次监测结果进行记录，并获得各水平监测点所处位置处的地表沉降值随监测时间变化的变化情况。

根据一种优选实施方式，通过自动对采集的监控信号进行分析，而不需要技术人员人工对每个数据进行比较和复核，从而大大减少了技术人员的工作量，避免了因人工计算和复核造成的主观偏差，同时加快了对监控数据的响应速度，提高了在施工过程中对隧道的监控的有效性和精确性，保证了隧道的正常开挖。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种暗挖隧道爆破震动监测装置，所述监测装置至少包括，

净空监测组件(10)，用于测量所处位置的净空信息，

振动监测组件(20)，用于测量所处位置的振动信息，

水平监测组件(30)，用于测量所处位置的沉降信息，

其特征在于，在对隧道参数进行测量时，至少一个净空监测组件、至少一个振动监测组件和至少一个水平监测组件以彼此共面布置的方式设置在垂直于开挖隧道断面的其中一个监测面(70)上，其中，在暗挖隧道开挖断面上由外向内线性布置有多个监测面(70)。

2.根据权利要求1所述的暗挖隧道爆破震动监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：接收组件(40)、处理组件(50)和建模组件(60)，

接收组件(40)，通过无线电传输的方式接收所述净空信息、所述振动信息和所述沉降信息，

处理组件(50)，对所述沉降信息、所述净空信息和所述振动信息进行分析并基于分析结果生成对应的监测反馈信息，

建模组件(60)，将不同监测面上的所述振动信息对应线性关系处理后建立成对应的振动信息模型。

3.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道爆破震动监测装置，其特征在于，在所述监测面上设置至少一个净空监测组件(10)，通过所述净空监测组件(10)进行净空监测以获得所处监测面上的净空信息，所述净空监测组件(10)包括，

记录单元(11)，获取每个所述净空监测组件所处监测面的净空参数信息；

运算单元(12)，基于所述净空参数信息运算生成所述隧道的净空信息。

4.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道爆破震动监测装置，其特征在于，在所述监测面上设置至少三个振动监测组件(20)，通过每个所述振动监测组件(20)进行振动监测以获得所述隧道的振动信息，包括，

爆破监控单元(21)，通过对所述振动监测组件(20)所处位置进行爆破监测，以获得所述隧道的初测振动信息；

视频监测单元(22)，在所述隧道中设置多个视频监测区域，通过对每个所述视频监测区域进行视频监测以获得每个所述视频监测区域的视频信息；

整合单元(23)，基于每个所述视频监测区域的视频信息对所述隧道的初测振动信息进行校正整合，以获得整合后振动信息；

保留单元(24)，将所述校正后振动信息作为所述隧道的振动信息。

5.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道爆破震动监测装置，其特征在于，在所述监测面上设置至少一个水平监测组件(30)，通过所述水平监测组件进行水准监测以获得所述隧道的沉降信息，包括，

测量单元(31)，获取每个所述水准监测单元位置的水平监测参数信息；

对照单元(32)，基于所述水平监测参数信息获取相邻水准监测点之间的相对沉降值；

处理单元(33)，基于所述相对沉降值获得所述隧道的沉降信息。

6.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道爆破震动监测装置，其特征在于，所述净空监测组件(10)、所述振动监测组件(20)和所述水平振动组件(30)在不同所述监测面上的布置位置互不相同。

7.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道爆破震动监测装置，其特征在于，所述振动监测组件(20)在所述监测面上的布置位置不共线。

8.根据前述权利要求之一所述的暗挖隧道爆破震动监测装置，其特征在于，所述处理组件(50)包括，

净空判断单元(51)，用于判断所述净空信息是否超过预设净空偏差阈值，在所述净空信息超过所述预设净空偏差阈值的情况下，生成净空报警信息；

爆破判断单元(52)，用于判断所述振动信息是否超过预设振动阈值，在所述振动信息超过所述预设振动阈值的情况下，生成振动报警信息；

水平判断单元(53)，用于判断所述沉降信息是否超过预设沉降阈值，在所述沉降信息超过所述预设沉降阈值的情况下，生成沉降报警信息。

9.一种暗挖隧道爆破震动监测方法，其特征在于，所述监测方法至少包括，

在暗挖隧道内开挖断面上由外向内设置多个布置间距线性减少的监测面，在所述监测面上设置净空监测点，振动监测点和水平监测点，对应设置所述净空监测组件(10)、所述振动监测组件(20)和所述水平振动组件(30)用以测量对应监测面上所处位置的净空信息、振动信息和沉降信息，通过无线电传输的方式接收所述净空信息、所述振动信息和所述沉降信息，对所述净空信息、所述振动信息和所述沉降信息进行分析后基于分析结果生成对应的监测反馈信息，将不同监测面上振动信息对应处理后建立成振动信息模型。

10.根据权利要求9所述的暗挖隧道爆破震动监测方法，其特征在于，对所述净空信息、所述振动信息和所述沉降信息进行分析后基于分析结果生成对应的监测反馈信息包括，

判断所述净空信息是否超过预设净空偏差阈值，在所述净空信息超过所述预设净空偏差阈值的情况下，生成净空报警信息；

判断所述振动信息是否超过预设振动阈值，在所述振动信息超过所述预设振动阈值的情况下，生成振动报警信息；

判断所述沉降信息是否超过预设沉降阈值，在所述沉降信息超过所述预设沉降阈值的情况下，生成沉降报警信息。

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