CN117268330B - 一种隧道拱顶沉降监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道拱顶沉降监控系统，涉及隧道沉降监控技术领域，包括三个固定环、安装在固定环两侧的第一安装板和第二安装板，第一安装板和第二安装板上分别安装有红外接收工业相机和红外激光发射器，固定环的上端设置有安装架；还包括可拆卸安装于隧道拱顶的监测支架，监测支架包括呈圆弧状的基板、安装组件、触点组件，以及浮动组件；所述安装组件包括对称贯穿设置在基板两端并与基板螺纹连接的螺杆，螺杆垂直基板切线方向，且螺杆靠近基板外侧的一端设置有与基板轴向方向平行的定位板，定位板的两端具有螺栓孔。本发明在兼顾延长了隧道轴向方向监测的范围下，延长对隧道拱顶径向方向的监测范围，从而提高整体的监测范围。
Description
技术领域
本发明涉及隧道沉降监控技术领域，具体为一种隧道拱顶沉降监控系统。
背景技术
目前，隧道开挖过程中，自身结构的安全和沿线环境的温度至关重要，长期进行变形测量是十分必要的。而隧道拱顶沉降监测是地下隧道变形监测的重要内容。
现有专利号CN115752362B公开了一种基于机器视觉的地铁沉降监测装置的发明专利，该专利包括固定环，所述固定环至少设置有三个，且相邻三个所述固定环为一组……所述调节板的正面固定安装有安装座，所述安装座上固定安装有红外激光发射器，该专利通过通过在固定环的中部设置有折射透镜，固定环的两侧分别设置有红外激光发射器和红外接收工业相机，红外激光发射器、折射透镜和红外接收工业相机分别用于发射、折射和接收红外线，本装置设置三个为一组并沿隧道的长度方向依次安装，从而延长了监测的范围，在同一组中任意一个或两个装置处发生沉降时，该组接收端的监测数据都会随之改变，而同一组的三个装置处同时发生沉降且沉降量又恰好相同的可能性极小，从而避免了隧道发生大面积沉降时无法被及时监测到的问题；
该专利虽然能延长了监测的范围，并且能在实际使用时，即便隧道发生大面积的沉降也能够实时被检测到；但是该方案中延长了监测的范围，仅仅是延长了隧道轴向方向监测的范围，其固定环通过固定环安装在隧道的拱顶，固定环在隧道径向方向仅点接触，当隧道的拱顶两侧发生沉降时，该固定环并不会发生位移，即红外接收工业相机并不能实时监测到隧道拱顶侧边的沉降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隧道拱顶沉降监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的一种隧道拱顶沉降监控系统，包括至少三个固定环、安装在固定环两侧的第一安装板和第二安装板，第一安装板和第二安装板上分别安装有红外接收工业相机和红外激光发射器，固定环的上端设置有安装架：
其特征在于，还包括可拆卸安装于隧道拱顶并与三个固定环对应的监测支架，监测支架包括呈圆弧状的基板、安装组件、触点组件，以及浮动组件；
所述安装组件包括对称贯穿设置在基板两端并与基板螺纹连接的螺杆，螺杆垂直基板切线方向，且螺杆靠近基板外侧的一端设置有与基板轴向方向平行的定位板，定位板的两端具有螺栓孔；两个螺杆之间的基板上沿基板弧度方向等间距设置有垂直基板切线方向的贯穿孔，触点组件对应贯穿孔设置，触点组件包括固定在基板内侧的活塞筒、密封滑动设置在活塞筒内部的活塞板、设置在活塞板与活塞筒底端之间的复位弹簧，以及垂直设置在活塞板上的触发杆，触发杆的顶端穿过贯穿孔延伸基板的外侧；浮动组件包括固定在基板内侧中部的支撑架，支撑架上竖直固定有环状筒，环状筒的内部设置有环状腔，且环状腔内滑动设置有环状板，环状筒的顶端设置有活动板，活动板与环状板之间设置有连接柱，环状筒的内侧滑动设置有活动柱，活动柱的顶端与活动板固定，活动柱的底端延伸至支撑架下方固定有与安装架适配的固定板，浮动组件还包括连通管，连通管上具有与多个活塞筒内部底端连通的第一支管和与环状腔底端连通的第二支管。
进一步地，所述活塞筒内的横截面大于环状腔的横截面。
进一步地，所述触发杆的顶端固定有触条，且横条与触条构成T型结构。
进一步地，所述触条与隧道的轴向方向具有夹角，且相邻的触条之间具有重叠部分，接触条与隧道拱顶适配。
进一步地，所述触条由若干个铰接单体构成，相邻铰接单体的铰接轴位于靠近基板的一侧，触条还上贯穿设置有过线槽，过线槽内设置有钢丝绳，钢丝绳的两端依次从若干个铰接单体的过线槽并从端部引出，钢丝绳的其中一端固定有限位珠，钢丝绳的另一端设置有夹持块。
进一步地，所述基板在隧道的轴向方向贯穿设置有弧形槽，弧形槽将基板分为上弧部、下弧部，以及连接在上弧部和下弧部的过渡部。
进一步地，触点组件还包括设置在下弧部的U型支板，活塞固定在U型支板的内侧。
与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本发明在兼顾延长了隧道轴向方向监测的范围下，延长对隧道拱顶径向方向的监测范围，从而提高整体的监测范围。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
构成本发明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。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的俯视结构示意图；
图3是图2的A-A向结构示意图；
图4是图3的A处局部结构示意图；
图5是本发明的触条结构示意图；
图6是现有技术中监控状态时结构示意图。
图中：
100、固定环；200、第一安装板；300、第二安装板；400、红外接收工业相机；500、红外激光发射器；
600、基板；610、贯穿孔；620、弧形槽；
700、安装组件；710、螺杆；720、定位板；
800、触点组件；810、活塞筒；820、活塞板；830、复位弹簧；840、触发杆；850、触条；851、铰接单体；852、过线槽；853、钢丝绳；854、限位珠；856、夹持块；860、U型支板；
900、浮动组件；910、支撑架；920、环状筒；930、环状腔；940、环状板；950、活动板；960、活动柱；970、连通管；971、第一支管；972、第二支管。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
请参阅图1-图6，本发明提供了一种隧道拱顶沉降监控系统，包括三个固定环100、安装在固定环100两侧的第一安装板200和第二安装板300，固定环100的内部设置有折射透镜，第一安装板200和第二安装板300上分别安装有红外接收工业相机400和红外激光发射器500，固定环100的上端设置有安装架。
在使用时，如图6所示，三个固定环100为一组沿隧道轴向方向依次安装在隧道顶部，红外激光发射器500发射红外光线照射在折射透镜上，经折射透镜折射后再照射到红外接收工业相机400表面并被其接收，当一组中任意一个或者两个装置的所在位置处发生沉降时，该组中红外光线的传播路径都会发生变化，因此红外接收工业相机400便能够实时监测到隧道的沉降，由于本装置设置三个为一组，延长了监测的范围，一组中三个装置的所在位置同时发生沉降且沉降量又恰好相同的可能性极小，因此在实际使用时，即便隧道发生大面积的沉降，本装置也能够实时检测到。
上述方案虽然能延长了监测的范围，并且能在实际使用时，即便隧道发生大面积的沉降也能够实时被检测到；上述方案中延长了监测的范围，仅仅是延长了隧道轴向方向监测的范围，固定环100通过固定环100安装在隧道的拱顶，固定环100在隧道径向方向仅点接触，当隧道的拱顶两侧发生沉降时，该固定环100并不会发生位移，即红外接收工业相机400并不能实时监测到隧道拱顶侧边的沉降，其次，对于隧道拱顶的沉降其沉降都是微量，对于微量可能存在无法被监测到的情况发生。
为此，本技术方案设计了三个监测支架，通过监测支架与固定环100的安装架结合，在兼顾延长了隧道轴向方向的监测的范围下，进一步地延长对隧道拱顶径向方向的监测范围。
具体的，监测支架包括呈圆弧状的基板600、安装组件700、触点组件800，以及浮动组件900它们是组成监测支架的主要部件。
安装组件700包括对称贯穿设置在基板600两端并与基板600螺纹连接的螺杆710，螺杆710垂直基板600切线方向，且螺杆710靠近基板600外侧的一端设置有与基板600轴向方向平行的定位板720，定位板720的两端具有螺栓孔；两个螺杆710之间的基板600上沿基板600弧度方向等间距设置有垂直基板600切线方向的贯穿孔610，触点组件800对应贯穿孔610设置，触点组件800包括固定在基板600内侧的活塞筒810、密封滑动设置在活塞筒810内部的活塞板820、设置在活塞板820与活塞筒810底端之间的复位弹簧830，以及垂直设置在活塞板820上的触发杆840，触发杆840的顶端穿过贯穿孔610延伸基板600的外侧；浮动组件900包括固定在基板600内侧中部的支撑架910，支撑架910上竖直固定有环状筒920，环状筒920的内部设置有环状腔930，且环状腔930内滑动设置有环状板940，环状筒920的顶端设置有活动板950，活动板950与环状板940之间设置有连接柱，环状筒920的内侧滑动设置有活动柱960，活动柱960的顶端与活动板950固定，活动柱960的底端延伸至支撑架910下方固定有与安装架适配的固定板，浮动组件900还包括连通管970，连通管970上具有与多个活塞筒810内部底端连通的第一支管971和与环状腔930底端连通的第二支管972。
安装时通过螺栓穿过定位板720的螺栓孔，将基板600固定在隧道的顶部并以完成对基板600的固定，在安装完成之后，可转动螺杆710调节基板600与隧道的拱顶的距离，使基板600上的全部触点组件800的触发杆840始终抵触于隧道拱顶，此时，触点组件800中的复位弹簧830均处于压缩状态；而当上述调节工作完成后可将固定环100上的安装架固定在固定板上，完成整体安装工作。
在监测过程中，基板600上的触发杆840沿隧道弧度方向依次排列始终抵触于拱顶的顶部，当该处隧道拱顶径向方向的某处发生沉降时，对应的触发杆840会被触发，使其朝向活塞筒810移动，进而使活塞板820挤压活塞筒810底部的液压油，使液压油通过第一支管971进入连通管970，随后通过第二支管972进入环状筒920的环状腔930内，此时，环状腔930内部液压油增多会推动环状腔930中的环状板940上移，在环状板940上移会时通过活动柱960可带动固定环100发生上移，使固定环100发生位移，该一组中红外光线的传播路径会发生变化，红外接收工业相机400便能够实时监测到隧道的沉降。即本技术方案中的固定环100在固定后，固定环100与隧道拱顶径向方向呈多点接触，而多点中无论哪处发生沉降都会使固定环100发生位移，从而扩大本装置在隧道拱顶的径向方向上的监测范围。
进一步地，所述活塞筒810内的横截面大于环状腔930的横截面。当触发杆840被触发后，活塞筒810内部液压被压出后，该环状腔930内的环状板940会上移更多距离，即活动板950通过活动柱960带动固定环100上移更多距离，由此，将微量沉降进行放大，以提高监测的精度。
在本实施例中，所述触发杆840的顶端固定有触条850，且横条与触条850构成T型结构。基于上述的设计，可提高触发杆840与隧道拱顶的接触面积，进一步地提高监测范围。
进一步地，触条850与隧道的轴向方向具有夹角，且相邻的触条850之间具有重叠部分，接触条850与隧道拱顶适配。上述的设计，不仅提高了使在触发杆840在隧道轴向方向和弧度方向接触范围，进一步地，提高监测的范围。
更进一步地，考虑到隧道的拱顶并不是一个完整的圆弧，因此，在本具体实施例中，触条850由若干个铰接单体851构成，相邻铰接单体851的铰接轴位于靠近基板600的一侧，触条850还上贯穿设置有过线槽852，过线槽852内设置有钢丝绳853，钢丝绳853的两端依次从若干个铰接单体851的过线槽852并从端部引出，钢丝绳853的其中一端固定有限位珠854，钢丝绳853的另一端设置有夹持块856。在安装基板600时，钢丝绳853处于松弛状态，此时若干个铰接单体851之间可发生转动，调节钢丝绳853的长度使若干个铰接单体851与隧道拱顶接触后，锁定夹持块856，进而使触发杆840在改形状被固定，从而使触发杆840更贴敷于隧道拱顶，提供监测精度。
在本具体实施例中，基板600在隧道的轴向方向贯穿设置有弧形槽620，弧形槽620将基板600分为上弧部、下弧部，以及连接在上弧部和下弧部的过渡部。一方面降低基板600的重量，另一方面使基板600具有一定弹性，在安装过程中能发生一定弯曲形变，方便工作人员的对其进行安装。
在本具体实施例中，触点组件800还包括设置在下弧部的U型支板860，所述活塞筒810固定在U型支板860内。U型支板860能限制基板600的贯穿孔610处发形变，导致其内的触发杆840被挤压，进而影响触发杆840的滑动。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种隧道拱顶沉降监控系统，包括三个固定环、安装在固定环两侧的第一安装板和第二安装板，第一安装板和第二安装板上分别安装有红外接收工业相机和红外激光发射器，固定环的上端设置有安装架；
其特征在于，还包括可拆卸安装于隧道拱顶并与三个固定环对应的监测支架，监测支架包括呈圆弧状的基板、安装组件、触点组件，以及浮动组件；
所述安装组件包括对称贯穿设置在基板两端并与基板螺纹连接的螺杆，螺杆垂直基板切线方向，且螺杆靠近基板外侧的一端设置有与基板轴向方向平行的定位板，定位板的两端具有螺栓孔；两个螺杆之间的基板上沿基板弧度方向等间距设置有垂直基板切线方向的贯穿孔，触点组件对应贯穿孔设置，触点组件包括固定在基板内侧的活塞筒、密封滑动设置在活塞筒内部的活塞板、设置在活塞板与活塞筒底端之间的复位弹簧，以及垂直设置在活塞板上的触发杆，触发杆的顶端穿过贯穿孔延伸基板的外侧；浮动组件包括固定在基板内侧中部的支撑架，支撑架上竖直固定有环状筒，环状筒的内部设置有环状腔，且环状腔内滑动设置有环状板，环状筒的顶端设置有活动板，活动板与环状板之间设置有连接柱，环状筒的内侧滑动设置有活动柱，活动柱的顶端与活动板固定，活动柱的底端延伸至支撑架下方固定有与安装架适配的固定板，浮动组件还包括连通管，连通管上具有与多个活塞筒内部底端连通的第一支管和与环状腔底端连通的第二支管；
所述触发杆的顶端固定有触条，且横条与触条构成T型结构；
所述触条与隧道的轴向方向具有夹角，且相邻的触条之间具有重叠部分，接触条与隧道拱顶适配；
所述触条由若干个铰接单体构成，相邻铰接单体的铰接轴位于靠近基板的一侧，触条还上贯穿设置有过线槽，过线槽内设置有钢丝绳，钢丝绳的两端依次从若干个铰接单体的过线槽并从端部引出，钢丝绳的其中一端固定有限位珠，钢丝绳的另一端设置有夹持块。
2.根据权利要求1所述的隧道拱顶沉降监控系统，其特征在于，所述活塞筒内的横截面大于环状腔的横截面。
3.根据权利要求1所述的隧道拱顶沉降监控系统，其特征在于，所述基板在隧道的轴向方向贯穿设置有弧形槽，弧形槽将基板分为上弧部、下弧部，以及连接在上弧部和下弧部的过渡部。
4.根据权利要求3所述的隧道拱顶沉降监控系统，其特征在于，触点组件还包括设置在下弧部的U型支板，活塞固定在U型支板的内侧。
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