CN114485539B - 隧道断面变形测量方法、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例涉及一种隧道断面变形测量方法、装置和存储介质，方法包括：获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量；根据各预设测量点的变形量以及各预设测量点在隧道断面的初始位置坐标，对变形后的隧道断面进行拟合，得到拟合平面；根据拟合平面，确定隧道断面的每个待测量点在隧道纵向方向的变形量，如此无需在隧道管片环缝中安装大量的测量装置，即可实现隧道断面上的任意测量点的变形测量，从而便于获得隧道断面的整体变形情况。
Description
技术领域
本公开涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种隧道断面变形测量方法、装置和存储介质。
背景技术
盾构隧道是由一系列管片环通过拼接而成的，在隧道运营过程中，受地面、周边荷载、工程施工等影响，管片结构会产生变形，进而影响隧道的运营安全。为保证隧道结构安全，需要定期或不定期地进行隧道结构的安全监测，其中，隧道断面变形监测是隧道结构安全监测中的一个非常关键的监测因素。
传统的监测隧道断面变形方法，主要是通过在隧道管片环缝中环向安装测缝计进行监测，这种方式仅能测量单点位置上的变形量，且由于单个测缝计价格昂贵，无法实现测缝计的大面积安装，导致难以反映隧道断面整体变形的情况。
发明内容
本公开实施例提供一种隧道断面变形测量方法、装置和存储介质。
本公开的技术方案是这样实现的：
第一方面，提供了一种隧道断面变形测量方法，所述方法包括：
获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量；
根据各所述预设测量点的变形量、以及各所述预设测量点在所述隧道断面的初始位置坐标，对变形后的所述隧道断面进行拟合，得到拟合平面；
根据所述拟合平面，确定所述隧道断面的每个待测量点在所述隧道纵向方向的变形量。
上述方案中，所述隧道断面处的环缝中设置有多个压力传感器，不同所述压力传感器对应不同所述预设测量点，所述获取隧道断面的多个预设测量点各自在所述隧道纵向方向的变形量，包括：
获取不同所述压力传感器对应监测到的所述预设测量点处于隧道运营前的第一接触压力；
获取不同所述压力传感器对应监测到的所述预设测量点处于隧道运营中的第二接触压力；
根据各所述预设测量点的第一接触压力以及第二接触压力，确定各所述预设测量点在所述隧道纵向方向的变形量。
上述方案中，所述压力传感器为三个，三个压力传感器分别位于所述隧道断面处的环缝的左拱腰位置、右拱腰位置以及拱顶位置。
上述方案中，所述压力传感器通过粘贴方式粘贴在所述环缝的不同位置的止水带上。
上述方案中，所述压力传感器均为点阵式压力传感器，所述点阵式压力传感器的感应触点数量大于预设数量。
上述方案中，所述根据各所述预设测量点的变形量、以及各所述预设测量点在所述隧道断面的初始位置坐标，对变形后的所述隧道断面进行拟合，得到拟合平面，包括：
根据各所述预设测量点的变形量、以及各所述预设测量点的初始位置坐标，确定各所述预设测量点的当前位置坐标；
分别将各所述预设测量点的当前位置坐标代入平面方程中，求解所述平面方程的平面参数；
根据所述平面参数生成的所述平面方程，确定所述拟合平面。
上述方案中，所述根据所述拟合平面，确定所述隧道断面的每个待测量点在所述隧道纵向方向的变形量，包括：
针对每一个所述待测量点，将所述待测量点的初始位置坐标代入根据所述平面参数生成的所述平面方程中进行计算，得到所述待测量点在所述隧道纵向方向的变形量。
上述方案中，所述方法还包括：
确定所述隧道断面的多个测量点的变形量中的最大值与最小值的差值；其中，多个所述测量点包括：所述待测量点及所述预设测量点；
根据所述差值，生成断面变形评估数据，其中，所述断面变形评估数据，用于评估所述隧道断面的变形状况。
第二方面，提供了一种隧道断面变形测量装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量；
拟合模块，用于根据各所述预设测量点的变形量、以及各所述预设测量点在所述隧道断面的初始位置坐标，对变形后的所述隧道断面进行拟合，得到拟合平面；
第一确定模块，用于根据所述拟合平面，确定所述隧道断面的每个待测量点在所述隧道纵向方向的变形量。
第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面任一项所述隧道断面变形测量方法的步骤。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述隧道断面变形测量方法的步骤。
本公开提供的一种隧道断面变形测量方法、装置和存储介质，通过获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量，根据各预设测量点的变形量以及各预设测量点在隧道断面的初始位置坐标，对变形后的隧道断面进行拟合，得到拟合平面；以及根据拟合平面，确定隧道断面的每个待测量点在隧道纵向方向的变形量，如此无需在隧道管片环缝中安装大量的测量装置，即可实现隧道断面上的任意测量点的变形测量，从而便于获得隧道断面的整体变形情况。
附图说明
图1为本公开实施例提供的一种隧道断面变形测量方法的流程示意图；
图2为本公开实施例提供的获取预设测量点的变形量的流程示意图；
图3为本公开实施例提供的对变形后的隧道断面进行拟合的流程示意图；
图4为本公开实施例提供的另一种隧道断面变形测量方法的流程示意图；
图5a为本公开实施例提供的薄膜压力传感器安装位置正视图；
图5b为本公开实施例提供的薄膜压力传感器安装位置俯视图；
图5c为本公开实施例提供的薄膜压力传感器安装位置侧视图；
图6为本公开实施例提供的一种隧道断面变形测量装置的结构示意图；
图7为本公开实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
可以理解的是，本公开对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
盾构隧道是由一系列管片环通过拼接而成的，盾构隧道管片环间的接触压力对于隧道防水和安全性至关重要，当接触压力小于隧道所处位置水头压力时，隧道存在渗水风险，隧道周围土压力的变化可能导致隧道产生错台，开裂等病害。因此，为保证隧道结构安全，需要定期或不定期地进行隧道结构安全监测，其中，隧道断面变形监测是隧道结构安全监测中的一个非常关键的监测因素。
在隧道管片环缝中环向安装测缝计，可以实现对管片环间的接触压力以及隧道断面变形的监测。
测缝计具体安装过程如下：
1、在先浇混凝土衬砌垂直于环缝面预埋测缝计套筒，也可钻孔埋设测缝计套筒；
2、预埋套筒随混凝土浇筑埋设，螺纹口优选涂上机(黄)油，套筒内应用棉纱或土工布填塞后旋上筒盖，为方便查找，套筒盖优选涂刷红油漆。具体可以将套筒固定在设计位置再浇筑混凝土并振捣密实，也可将混凝土挖开后安装套筒再回填混凝土并插捣密实。
3、钻孔埋设套筒时应在先浇衬砌上垂直于缝面钻孔，钻孔直径应略大于套筒底座的直径，钻孔完成后应冲洗干净，用膨胀水泥砂浆将套筒埋设于钻孔内，套筒应垂直于缝面，套筒口与缝面齐平，待砂浆固化后才能安装测缝计。
4、当电缆须从先浇块引出时，应在先浇块模板上设置储放仪器和电缆用的储藏箱。
5、当后浇块混凝土浇筑至高出仪器埋设位置20cm时，挖开混凝土露出套筒，打开套筒盖取出填塞物，将三脚架套入测缝计，安装测缝计并旋紧，安装测缝计前应手握传感器按螺纹反方向旋转仪器5～10圈，以防止旋紧仪器过程电缆产生扭力使仪器松脱。
6、测缝计宜采用三角架与垫片组合对传感器进行预拉。其中，预拉量根据仪器类型确定，以混凝土施工过程不损坏仪器为准，一般预拉量1mm～2mm为优选，预拉时应避免用力拉拽仪器电缆。三脚架宜用铁丝制作，垫片优选采用1mm厚铁片或铝片加工。
7、传感器与套筒间隙用棉纱小心填塞，并采取措施密封，防止水泥浆进入填塞仪器波纹管，人工回填混凝土并插捣密实。
8、埋设在混凝土与基岩接触面的基岩测缝计，安装埋设还应满足以下要求：
a)，应钻孔预埋套筒，套筒底座宜焊接加长杆，加长杆优选为钢筋，长度20cm-30cm，端部弯曲，弯勾长度5cm左右为优选。
b)，钻孔冲洗干净并清除孔内积水，将带加长杆的套筒放入钻孔内，套筒垂直于缝面，使套筒口与孔口平齐，回填膨胀水泥砂浆。
c)，待孔内回填砂浆终凝后可安装测缝计，测缝计预拉量应根据预估变形量的大小确定。
d)，人工回填混凝土并插捣密实，也可用混凝土进行预埋，待预埋混凝土凝固后再浇筑周围混凝土。
上述采用测缝计测量管片环间接触压力以及隧道断面变形具有如下缺点：
1)，预埋或钻孔埋设测缝计套筒，会破坏衬砌结构的完整性，降低衬砌的承载能力，不利于隧道的安全；
2)，仅能测量单点位置上环间接触压力以及单点位置上的变形量，不能实现对整个断面接触压力的监测，导致难以反映隧道断面整体变形的情况；
3)，造价太高，单个测缝计价格为5000元左右，无法实现大面积安装。
图1为本公开实施例提供的一种隧道断面变形测量方法的流程示意图，该方法可以由隧道断面变形测量来执行，该装置可以由硬件和/或软件来实现，如图1所示，该方法可以包括：
101，获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量。
盾构隧道是采用多个管片环沿隧道纵向拼接起来的衬砌结构。管片环是由沿隧道径向连接起来的若干管片组成，管片之间通过螺栓接头连接。
这里，隧道断面位于隧道管片环缝处。隧道管片环缝指的是相邻的两个管片环之间的接缝。管片环缝中设有橡胶密封垫，以保证管片环间不产生渗水。
隧道断面通常为圆形断面，此外，还可以为半圆形、椭圆形等断面形式。
盾构隧道的运营过程中，管片环缝发生变形而偏离初始状态，例如产生管片环缝张开的现象，从而导致隧道断面产生变形。
隧道断面的预设测量点是用于隧道断面的变形监测的测量点。隧道断面的多个预设测量点位于隧道断面的不同位置处，其中，预设测量点的数量至少为三个，且至少有三个预设测量点不在同一直线上。
预设测量点在隧道纵向方向的变形量，用于表征该预设测量点在隧道纵向方向的变形程度。
具体地，可以根据预先建立的空间坐标系，通过各个测量点处的监测装置获取各个预设测量点在隧道纵向方向的变形量。其中，监测装置可以为应变片或者测缝计等。应变片是根据应变效应而制成的传感元件，用于测量应变。
上述的空间坐标系，可以是以隧道纵向方向为z轴方向，以垂直于隧道纵向方向的平面为XOY平面建立的坐标系。可以理解的是，当隧道断面垂直于隧道纵向时，隧道断面所在平面可以是XOY平面，隧道断面的中心点可以是坐标原点。
102，根据各预设测量点的变形量、以及各预设测量点在隧道断面的初始位置坐标，对变形后的隧道断面进行拟合，得到拟合平面。
预设测量点的初始位置坐标，是指隧道运营前的该预设测量点在空间坐标系中的位置坐标。
具体地，可以根据各预设测量点在隧道纵向方向的变形量以及各预设测量点在隧道断面的初始位置坐标，确定各预设测量点的当前位置坐标，然后根据至少三个预设测量点的当前位置坐标，对变形后的隧道断面进行平面拟合，得到拟合平面。其中，平面拟合具体可以采用最小二乘法或者其他方法实现，此处不作具体限定。
103，根据拟合平面，确定隧道断面的每个待测量点在隧道纵向方向的变形量。
具体地，可以根据各个待测量点的初始位置坐标的x轴坐标和y轴坐标，确定各个待测量点在拟合平面上的当前位置坐标，然后根据各个待测量点在拟合平面上的当前位置坐标的z轴坐标值，确定各个待测量点在隧道纵向方向的变形量。
其中，针对隧道断面的任意一个待测量点，该待测量点的初始位置坐标的x轴坐标值与该待测量点的当前位置坐标的x轴坐标值相同，该待测量点的初始位置坐标的y轴坐标值与该待测量点的当前位置坐标的y轴坐标值相同。
本公开实施例提供的隧道断面变形测量方法，通过获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量，根据各预设测量点的变形量、以及各预设测量点在隧道断面的初始位置坐标，对变形后的隧道断面进行拟合，得到拟合平面；以及根据拟合平面，确定隧道断面的每个待测量点在隧道纵向方向的变形量，如此无需在隧道管片环缝中安装大量的测量装置，即可实现隧道断面上的任意测量点的变形测量，从而便于获得隧道断面的整体变形情况。
在一个实施例中，隧道断面处的环缝中设置有多个压力传感器，不同压力传感器对应不同预设测量点。
其中，任意一个压力传感器对应测量该压力传感器所在位置的预设测量点所承受的接触压力。
如图2所示，上述步骤101中，获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量，可以包括：
201，获取不同压力传感器对应监测到的预设测量点处于隧道运营前的第一接触压力。
这里，预设测量点处于隧道运营前的第一接触压力，是指在隧道运营前，作用于该预设测量点的隧道管片环缝之间的接触压力。
可以理解的是，隧道管片环缝之间设有止水带(例如，遇水膨胀橡胶)时，在隧道运营前的隧道管片环缝之间的接触压力，是指在隧道设计荷载下的隧道管片环缝之间的止水带接触压力。
具体地，可以通过与各个压力传感器连接的压力采集仪获取各个压力传感器对应监测到的预设测量点处于隧道运营前的第一接触压力。
202，获取不同压力传感器对应监测到的预设测量点处于隧道运营中的第二接触压力。
这里，预设测量点处于隧道运营中的第二接触压力，是指在隧道运营中，作用于该预设测量点的隧道管片环缝之间的接触压力。
可以理解的是，隧道管片环缝之间设有止水带(例如，遇水膨胀橡胶)时，在隧道运营中的隧道管片环缝之间的接触压力，是指在隧道运营中的隧道管片环缝之间的止水带接触压力。
具体地，可以通过与各个压力传感器连接的采集仪获取各个压力传感器对应监测到的预设测量点处于隧道运营中的第二接触压力。
203，根据各预设测量点的第一接触压力以及第二接触压力，确定各预设测量点在隧道纵向方向的变形量。
具体地，针对每一个预设测量点，确定该预设测量点的第一接触压力与第二接触压力之间的压力差，根据压力与变形量之间的关系曲线，确定该预设测量点的压力差所对应的变形量，即得到该预设测量点在隧道纵向方向上的变形量。其中，压力与变形量之间的关系曲线可以是通过工程实验结果绘制的曲线。
在一个实施例中，压力传感器为三个，三个压力传感器分别位于隧道断面处的环缝的左拱腰位置、右拱腰位置以及拱顶位置。
为了便于描述，将位于隧道断面处的环缝的左拱腰位置、右拱腰位置以及拱顶位置的三个压力传感器，依次记为第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器。其中，左拱腰位置、右拱腰位置以及拱顶位置上分别分布有第一管片、第二管片和第三管片，第一压力传感器用于测量位于第一管片的环缝方向内侧弧线中点处的第一预设测量点，第二压力传感器用于测量位于第二管片的环缝方向内侧弧线中点处的第二预设测量点，第三压力传感器用于测量位于第三管片的环缝方向内侧弧线中点处的第三预设测量点。
本公开实施例中，压力传感器为三个，三个压力传感器分别位于隧道断面处的环缝的左拱腰位置、右拱腰位置以及拱顶位置，通过这三个压力传感器分别对应测量各自所在位置的预设测量点所承受的接触压力，能够有利于后续获得变形后的隧道断面的最佳拟合平面。
在一个实施例中，压力传感器通过粘贴方式粘贴在环缝的不同位置的止水带上。
这里，压力传感器优选为薄膜压力传感器。在薄膜压力传感器的测量过程中，压力直接作用在传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻发生变化，同时通过电子线路检测这一变化，并转换输出对应于这个压力的标准信号。
本实施例中，压力传感器可以在隧道管片环拼接时，直接粘贴在隧道管片环缝一侧，安装方式简单，相比于采用预埋方式或钻孔埋设方式，不会破坏衬砌结构的完整性，衬砌的承载力和防水性不受影响，而且，采用薄膜压力传感器进行监测，能够有效降低断面监测成本。
在一个实施例中，压力传感器均为点阵式压力传感器，点阵式压力传感器的感应触点数量大于预设数量。
点阵式压力传感器具有多个感应触点，多个感应触点用于对应测量一个预设测量点的压力，其中，感应触点的数量大于或等于预设数量。
可以理解的是，针对隧道断面的每一个预设测量点，该预设测量点对应的压力传感器为点阵式压力传感器时，该压力传感器对应监测到的预设测量点的接触压力，为该压力传感器的多个感应触点感测到的有效压力的平均值。
在一个实施例中，如图3所示，上述步骤102中，根据各预设测量点的变形量、以及各预设测量点在隧道断面的初始位置坐标，对变形后的隧道断面进行拟合，得到拟合平面，可以包括：
301，根据各预设测量点的变形量、以及各预设测量点的初始位置坐标，确定各预设测量点的当前位置坐标。
具体地，针对每一个预设测量点，将该预设测量点的初始位置坐标的x轴坐标值，确定为该预设测量点的当前位置坐标的x轴坐标值；将该预设测量点的初始位置坐标的y轴坐标值，确定为该预设测量点的当前位置坐标的y轴坐标值；将该预设测量点的变形量与该预设测量点的初始位置坐标的z轴坐标值之和，确定为该预设测量点的当前位置坐标的z轴坐标值。
302，分别将各预设测量点的当前位置坐标代入平面方程中，求解平面方程的平面参数。
具体地，从多个预设测量点中选取不在同一直线上的三个预设测量点，将选取的各预设测量点的当前位置坐标代入平面方程中，求解平面方程的平面参数。
上述选取的三个预设测量点，优选为分别位于隧道断面处的环缝的左拱腰位置、右拱腰位置以及拱顶位置的预设测量点。
303，根据平面参数生成的平面方程，确定拟合平面。
其中，选取的三个预设测量点的初始位置坐标分别表示为P1(x1，y1，0)，P2(x2，y2，0)，P3(x3，y3，0)，确定三个预设测量点在隧道纵向上的变形量Δz1，Δz2，Δz3，则三个预设测量点的当前位置坐标可以表示为P1(x1，y1，z1)，P2(x2，y2，z2)，P3(x3，y3，z3)，z1＝Δz1，z2＝Δz2，z3＝Δz3，将三个预设测量点的当前位置坐标分别代入平面方程中，求解平面方程的平面参数。
上述的平面方程为：a*x+b*y+c*z+d＝0。
参数a、b、c、d可以由下列方程确定：
a＝(y2-y1)*(z3-z1)-(y3-y1)*(z2-z1)
b＝(z2-z1)*(x3-x1)-(z3-z1)*(x2-x1)
c＝(x2-x1)*(y3-y1)-(x3-x1)*(y2-y1)
d＝-a*x1-b*y1-c*Δz1
本公开实施例中，通过确定各预设测量点的当前位置坐标，并将不在同一直线上的三个预设测量点的当前位置坐标分别代入平面方程中，求解平面方程的平面参数，计算量小，从而可以快速确定变形后的隧道断面的拟合平面。
在一个实施例中，上述步骤103中，根据拟合平面，确定隧道断面的每个待测量点在隧道纵向方向的变形量，可以包括：
针对每一个待测量点，将待测量点的初始位置坐标代入根据平面参数生成的平面方程中进行计算，得到待测量点在隧道纵向方向的变形量。
待测量点的初始位置坐标，是指隧道运营前的该测量点在空间坐标系中的位置坐标。
本实施例中，将待测量点的初始位置坐标代入根据平面参数生成的平面方程中进行计算，得到待测量点在隧道纵向方向的变形量，能够实现隧道断面上的任意测量点的变形测量，从而便于获得隧道断面的整体变形情况。
在一个实施例中，如图4所示，基于图1，方法还可以包括：
401，确定隧道断面的多个测量点的变形量中的最大值与最小值的差值；其中，多个测量点包括：待测量点及预设测量点。
402，根据差值，生成断面变形评估数据，其中，断面变形评估数据，用于评估隧道断面的变形状况。
隧道断面的变形状况包括：隧道管片环缝张开和隧道管片环缝偏转。
具体地，当变形量最大值超过预设变形量阈值时，对变形量最大值与变形量最小值之间的差值与预设差值阈值进行比较；当差值小于预设差值阈值时，生成第一断面变形评估数据，第一断面变形评估数据用于表征管片环缝张开；当差值大于或等于预设差值阈值时，生成第二断面变形评估数据，第二断面变形评估数据用于表征管片环缝偏转。
预设差值阈值可以根据实际应用进行设定，此处不作具体限定。
预设变形量阈值可以依据隧道直径进行设定，大直径隧道要求的变形量阈值高于小隧道直径要求的变形量阈值，一般来说，隧道直径超过8m的隧道称为大直径隧道，其对应的预设变形量阈值为8mm，隧道直径不超过8m的隧道称为小直径隧道，其对应的预设变形量阈值为5mm。
需要说明的是，当变形量最大值未超过预设变形量阈值时，隧道断面变形处于容许范围之内，可以确认隧道结构是安全的。
本实施例中，通过根据隧道断面的多个测量点的变形量中的最大值与最小值的差值，生成断面变形评估数据，可以方便评估隧道断面的整体变形情况。
接下来，结合具体实施例对本公开提供的隧道断面变形测量方法进行说明。
本公开实施例提供一种隧道断面变形测量方法，该方法基于薄膜压力传感器监测隧道接触压力，以图5a至图5c所示的点阵式薄膜压力传感器为例，在由隧道管片1拼接的隧道管片环缝断面的不同位置安装三个阵式薄膜压力传感器2，每个点阵式薄膜压力传感器2的直径均小于5cm，每个薄膜压力传感器的有效测点(即，感应触点)不少于9个，各个薄膜压力传感器分别与采集仪3连接，采集仪3用于采集各个薄膜压力传感器监测到的压力，并将采集到的各个薄膜压力传感器监测到的压力发送至隧道断面变形测量装置(未图示)。
上述的点阵式薄膜压力传感器的安装步骤如下：
1)测点定位：结合现场安装位置，确定监测断面左拱腰、右拱腰以及拱顶位置上的管片A1、A2以及A3，进一步确定管片A1、A2以及A3环缝方向内侧弧线的中点位置的二维坐标(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)分别作为三个预设测量点的初始位置坐标，其中，xoy平面垂直管片环拼装方向(即，隧道纵向方向)；
2)表面清理：采用抹布或者毛刷清理环缝表面上粘贴的遇水膨胀橡胶表面，确保遇水膨胀橡胶表面没有肉眼可见的灰尘，水渍等污垢；
3)粘贴点阵式传感器：选用油漆毛刷，首先将单组份氯丁胶粘剂均匀涂于橡胶表面的粘贴位置，随后又将胶粘剂均匀涂抹在点阵式传感器表面，待涂抹完成胶水晾干时间不小于8分钟，然后将点阵式传感器粘贴在橡胶表面，粘贴位置距离橡胶内侧边缘不小于25mm；
本实施例中，采用点阵式薄膜压力传感器监测隧道接触压力，只需在管片拼装前，采用粘合剂将压力传感器粘贴在止水带的内测，用算法将传感器监测数据进行处理，可以得到整个断面上接触压力。
在薄膜压力传感器测量过程中，压力直接作用在传感器的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻发生变化，同时通过电子线路检测这一变化，并转换输出对应于这个压力的标准信号。
另外，采用遇水膨胀橡胶粘贴在每个隧道管片的四周，这样遇水膨胀橡胶在遇水后会逐渐膨胀，最后会缓慢堵塞遍布存在的毛细孔隙、使与其接触的混凝土界面的接触更加紧密，从而产生较大的抗水压力，形成不透水的可塑性胶体，防止围岩中的水渗入盾构隧道内部。
其中，基于点阵式薄膜压力传感器的断面变形测量方法，可以包括：
S1，测量传感器初始电阻值Ri0：采用欧姆表测量点阵式传感器的每个电阻值Ri0；
S2，测量设计荷载下传感器电阻值Ri1：带管片拼装完成后，采用欧姆表测量点阵式传感器的每个电阻值Ri1；
S3，数据筛选与清除：若某个Ri1为零或者无穷大，此电阻可能在拼装过程中受损，将此数据剔除，若某个Ri1大于或小于有效数值平均值50％，此电阻可能受应力集中影响，也应该将此电阻数据剔除；
S4，测定初始接触压力F0：结合点阵式传感器的电阻压力变化曲线，确定设计荷载下的膨胀橡胶接触压力F0；
S5，测量隧道运营过程传感器电阻值Ri2：采用欧姆表测量点阵式传感器的每个电阻值Ri2；
S6，数据筛选与清除：若某个Ri2为零或者无穷大，此电阻可能在运营过程中受损，将此数据剔除，若某个Ri2大于或小于有效数值平均值50％，此电阻可能受应力集中影响，也应该将此电阻数据剔除；
S7，计算运营接触压力F1：结合点阵式传感器的电阻压力变化曲线，确定运营过程中膨胀橡胶接触压力F1；
S8，计算环缝测点变形值：将F1和F0带入接触压力和环缝橡胶压缩量实验曲线，确定隧道在运营过程中监测断面三个测点变形量Δz1，Δz2，Δz3；
S9，计算隧道管片环缝断面任意一个预设测量点的变形值：
在隧道断面垂直于隧道纵向时，变形前的隧道断面所在平面可以为XOY平面，根据三个预设测量点在隧道纵向上的变形量Δz1，Δz2，Δz3，可以将三个预设测量点的当前位置坐标表示为P1(x1，y1，z1)，P2(x2，y2，z2)，P3(x3，y3，z3)，z1＝Δz1，z2＝Δz2，z3＝Δz3，将三个预设测量点的当前位置坐标分别代入平面方程中，求解平面方程的平面参数。
变形后的隧道断面所在平面方程为：a*x+b*y+c*z+d＝0。
参数a、b、c、d可以由下列方程确定：
a＝(y2-y1)*(z3-z1)-(y3-y1)*(z2-z1)
b＝(z2-z1)*(x3-x1)-(z3-z1)*(x2-x1)
c＝(x2-x1)*(y3-y1)-(x3-x1)*(y2-y1)
d＝-a*x1-b*y1-c*Δz1
将监测断面的任意一个待测量点的初始位置坐标(x，y，0)带入根据平面参数确定的平面方程ax+by+cz+d＝0，即可求得该待测量点的变形量z值。
S10，计算隧道断面的所有测量点的变形量的最大值与最小值之差，根据差值结果确定断面的偏转和变形情况。
综上，本公开实施例提供的隧道断面变形测量方法，具有如下技术效果：
(1)本公开采用点阵式薄膜压力传感器进行接触压力监测，只需在管片拼装前，采用胶水将点阵式薄膜压力传感器粘贴在止水带的内侧的左右拱腰和拱顶位置。安装方式简单，不会破坏衬砌结构的完整性，衬砌的承载力和防水性不受影响。
(2)将传感器监测数据进行相应处理，可以得到整个断面上接触压力和变形情况，实现断面接触压力和变形的全方位监测。
(3)采用点阵式薄膜压力传感器监测接触压力，单个断面监测成本可以控制在2000元以内，实现低成本监测。
基于上述方法实施例，本公开实施例还提供了一种隧道断面变形测量装置，如图6所示，该装置可以包括：
获取模块601，用于获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量；
拟合模块602，用于根据各预设测量点的变形量、以及各预设测量点在隧道断面的初始位置坐标，对变形后的隧道断面进行拟合，得到拟合平面；
第一确定模块603，用于根据拟合平面，确定隧道断面的每个待测量点在隧道纵向方向的变形量。
在一个实施例中，隧道断面处的环缝中设置有多个压力传感器，不同压力传感器对应不同预设测量点，获取模块601用于：
获取不同压力传感器对应监测到的预设测量点处于隧道运营前的第一接触压力；
获取不同压力传感器对应监测到的预设测量点处于隧道运营中的第二接触压力；
根据各预设测量点的第一接触压力以及第二接触压力，确定各预设测量点在隧道纵向方向的变形量。
在一个实施例中，压力传感器为三个，三个压力传感器分别位于隧道断面处的环缝的左拱腰位置、右拱腰位置以及拱顶位置。
在一个实施例中，压力传感器通过粘贴方式粘贴在环缝的不同位置的止水带上。
在一个实施例中，压力传感器均为点阵式压力传感器，点阵式压力传感器的感应触点数量大于预设数量。
在一个实施例中，拟合模块602用于：
根据各预设测量点的变形量、以及各预设测量点的初始位置坐标，确定各预设测量点的当前位置坐标；
分别将各预设测量点的当前位置坐标代入平面方程中，求解平面方程的平面参数；
根据平面参数生成的平面方程，确定拟合平面。
在一个实施例中，第一确定模块603用于：
针对每一个待测量点，将待测量点的初始位置坐标代入根据平面参数生成的平面方程中进行计算，得到待测量点在隧道纵向方向的变形量。
在一个实施例中，装置还包括：
第二确定模块，用于确定隧道断面的多个测量点的变形量中的最大值与最小值的差值；其中，多个测量点包括：待测量点及预设测量点；
生成模块，用于根据差值，生成断面变形评估数据，其中，断面变形评估数据，用于评估隧道断面的变形状况。
需要说明的是：上述实施例提供的隧道断面变形测量装置在实现信息处理方法时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将隧道断面变形测量装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的隧道断面变形测量装置与隧道断面变形测量方法的实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
图7为本公开实施例提供的一种计算机设备的结构示意图；如图7所示，计算机设备700包括：处理器701和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器702；其中，处理器701用于运行计算机程序时，执行如下操作：
获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量；
根据各预设测量点的变形量、以及各预设测量点在隧道断面的初始位置坐标，对变形后的隧道断面进行拟合，得到拟合平面；
根据拟合平面，确定隧道断面的每个待测量点在隧道纵向方向的变形量。
处理器运行计算机程序时实现本公开实施例的各个方法中的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
实际应用时，计算机设备700还可以包括：至少一个网络接口703。计算机设备700中的各个组件通过总线系统704耦合在一起。可理解，总线系统704用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统704除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图7中将各种总线都标为总线系统704。其中，处理器701的个数可以为至少一个。网络接口703用于计算机设备700与其他设备之间有线或无线方式的通信。
本公开实施例中的存储器702用于存储各种类型的数据以支持计算机设备700的操作。
上述本公开实施例揭示的方法可以应用于处理器701中，或者由处理器701实现。处理器701可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器701中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器701可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，DiGital Signal Processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器701可以实现或者执行本公开实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本公开实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器702，处理器701读取存储器702中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
在示例性实施例中，计算机设备700可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，ProgrammableLogic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)、通用处理器、控制器、微控制器(MCU，Micro Controller Unit)、微处理器(Microprocessor)、或其他电子元件实现，用于执行前述方法。
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；计算机可读存储介质应用于隧道断面变形测量方法时，计算机程序被处理器运行时，执行如下操作：
获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量；
根据各预设测量点的变形量、以及各预设测量点在隧道断面的初始位置坐标，对变形后的隧道断面进行拟合，得到拟合平面；
根据拟合平面，确定隧道断面的每个待测量点在隧道纵向方向的变形量。
计算机程序被处理器运行时实现本公开实施例的各个方法中的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本公开各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、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。
或者，本公开上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本公开各个实施例方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。另外，本公开实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种隧道断面变形测量方法，其特征在于，所述方法包括：
获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量；
根据各所述预设测量点的变形量、以及各所述预设测量点在所述隧道断面的初始位置坐标，对变形后的所述隧道断面进行拟合，得到拟合平面；
根据所述拟合平面，确定所述隧道断面的每个待测量点在所述隧道纵向方向的变形量；其中，
所述方法还包括：
确定所述隧道断面的多个测量点的变形量中的最大值与最小值的差值；其中，多个所述测量点包括：所述待测量点及所述预设测量点；
根据所述差值，生成断面变形评估数据，其中，所述断面变形评估数据，用于评估所述隧道断面的变形状况；所述隧道断面的变形情况包括：隧道管片环缝张开或者隧道管片环缝偏转；
所述根据所述差值，生成断面变形评估数据，包括：
当所述变形量的最大值超过预设变形量阈值时，比较所述差值与预设差值阈值；当所述差值小于所述预设差值阈值时，生成第一断面变形评估数据，所述第一断面变形评估数据用于表征管片环缝张开；当所述差值大于或等于所述预设差值阈值时，生成第二断面变形评估数据，第二断面变形评估数据用于表征管片环缝偏转；
所述隧道断面处的环缝中设置有多个压力传感器，不同所述压力传感器对应不同所述预设测量点，所述压力传感器通过粘贴方式粘贴在所述环缝的不同位置的止水带上；所述获取隧道断面的多个预设测量点各自在所述隧道纵向方向的变形量，包括：
获取不同所述压力传感器对应监测到的所述预设测量点处于隧道运营前的第一接触压力；
获取不同所述压力传感器对应监测到的所述预设测量点处于隧道运营中的第二接触压力；
根据各所述预设测量点的第一接触压力以及第二接触压力，确定各所述预设测量点在所述隧道纵向方向的变形量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力传感器为三个，三个压力传感器分别位于所述隧道断面处的环缝的左拱腰位置、右拱腰位置以及拱顶位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压力传感器均为点阵式压力传感器，所述点阵式压力传感器的感应触点数量大于预设数量。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述根据各所述预设测量点的变形量、以及各所述预设测量点在所述隧道断面的初始位置坐标，对变形后的所述隧道断面进行拟合，得到拟合平面，包括：
根据各所述预设测量点的变形量、以及各所述预设测量点的初始位置坐标，确定各所述预设测量点的当前位置坐标；
分别将各所述预设测量点的当前位置坐标代入平面方程中，求解所述平面方程的平面参数；
根据所述平面参数生成的所述平面方程，确定所述拟合平面。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述拟合平面，确定所述隧道断面的每个待测量点在所述隧道纵向方向的变形量，包括：
针对每一个所述待测量点，将所述待测量点的初始位置坐标代入根据所述平面参数生成的所述平面方程中进行计算，得到所述待测量点在所述隧道纵向方向的变形量。
6.一种隧道断面变形测量装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取隧道断面的多个预设测量点各自在隧道纵向方向的变形量；
拟合模块，用于根据各所述预设测量点的变形量、以及各所述预设测量点在所述隧道断面的初始位置坐标，对变形后的所述隧道断面进行拟合，得到拟合平面；
第一确定模块，用于根据所述拟合平面，确定所述隧道断面的每个待测量点在所述隧道纵向方向的变形量；
第二确定模块，用于确定隧道断面的多个测量点的变形量中的最大值与最小值的差值；其中，多个测量点包括：待测量点及预设测量点；
生成模块，用于根据差值，生成断面变形评估数据，其中，断面变形评估数据，用于评估隧道断面的变形状况；所述隧道断面的变形情况包括：隧道管片环缝张开或者隧道管片环缝偏转；其中，
所述生成模块，具体用于当所述变形量的最大值超过预设变形量阈值时，比较所述差值与预设差值阈值；当所述差值小于所述预设差值阈值时，生成第一断面变形评估数据，所述第一断面变形评估数据用于表征管片环缝张开；当所述差值大于或等于所述预设差值阈值时，生成第二断面变形评估数据，第二断面变形评估数据用于表征管片环缝偏转；
所述隧道断面处的环缝中设置有多个压力传感器，不同所述压力传感器对应不同所述预设测量点，所述压力传感器通过粘贴方式粘贴在所述环缝的不同位置的止水带上；所述获取模块，用于获取不同所述压力传感器对应监测到的所述预设测量点处于隧道运营前的第一接触压力；获取不同所述压力传感器对应监测到的所述预设测量点处于隧道运营中的第二接触压力；根据各所述预设测量点的第一接触压力以及第二接触压力，确定各所述预设测量点在所述隧道纵向方向的变形量。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5任一项所述隧道断面变形测量方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述隧道断面变形测量方法的步骤。
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