CN212658204U - 一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置，其中，反光片(1)布设在隧道掌子面的监测点位置；激光位移传感器(2)安装到预制的仪器架(3)上，仪器架(3)放置到离隧道掌子面一定距离的位置处，且使激光位移传感器(2)中的激光发射器射向反光片(1)的可见激光，经反光片(1)反射后能够回到激光位移传感器(2)的接收器中；激光位移传感器(2)的数字信号输出端通过无线方式连接PC客户端；PC客户端呈现隧道掌子面的水平位移。本实用新型实用、操作简便，监测数据能最大程度的反映掌子面暴露期间土体的水平位移，为评价隧道开挖对围岩稳定性的影响提供依据。

Description

一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置

技术领域

本实用新型涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置。

背景技术

受隧道施工方法影响，目前对隧道施工中的监测主要集中在地表沉降变形、隧道拱顶沉降及周边洞室收敛变形等常规监测项目。随着隧道施工机械化水平应用的不断升级，城市浅埋隧道施工方法由台阶法向全断面法转变，将挖除核心土。

通过研究表明：隧道开挖对围岩的扰动是三维的，除了对掌子面径向围岩有影响，隧道轴向掌子面前方的围岩也会产生较大的影响，隧道区域至少30％的收敛变形是在掌子面到来之前产生的。掌子面前方的围岩首先会发生变形，接着洞壁的收敛才会发生，因此超前核心土体的变形是引起隧道变形的真正原因。采用台阶法开挖时，由于掌子面核心土的存在限制了掌子面土体的水平位移，因而过去只注重隧道径向围岩的变形监测。采用全断面开挖后，不留核心土，原有的径向围岩的变形监测方法已经不再适用于全断面开挖隧道。

掌子面土体的稳定性是保证隧道施工安全，防止塌方的前提，因此迫切需要一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置及方法，以实现隧道全断面开挖掌子面前方核心土体水平位移的实时监测，掌握其变形规律。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的技术问题，提供一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置，通过本实用新型得到的监测数据能最大程度的反映掌子面暴露期间土体的水平位移。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

本实用新型提供一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置，其包括：

反光片、激光位移传感器和仪器架。

所述反光片布设在隧道掌子面的监测点位置；激光位移传感器安装到预制的仪器架上，所述仪器架放置到离隧道掌子面一定距离的位置处，且使激光位移传感器对着反光片；

所述激光位移传感器的数字信号输出端通过无线方式连接PC客户端；PC客户端呈现隧道掌子面土体的水平位移。

更优选地，所述仪器架为十字结构或米字结构，多个所述激光位移传感器按照十字或米字方式布置在所述仪器架上。

更优选地，反光片的固定时间自本循环隧道掌子面土体开挖结束到下一循环隧道掌子面土体开挖开始。

由上述本实用新型的技术方案可以看出，本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型的水平位移监测装置适用于隧道工程掌子面水平位移的监测，其操作简便，方法可靠，通过本实用新型得到的监测数据能最大程度的反映掌子面暴露期间土体的水平位移，为评价隧道全断面开挖掌子面对围岩稳定性的影响提供依据。

附图说明

图1是本实用新型的水平位移监测装置的结构示意图；

图2是本实用新型中的激光位移传感器在仪器架上的布置位置示意图；

附图标记：

反光片1；激光位移传感器2；仪器架3；隧道掌子面4。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本实用新型中，属于“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。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在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置，其结构如图1所示，该水平位移监测装置包括：反光片1、激光位移传感器2和仪器架3。

反光片1布设在隧道掌子面4的监测点位置；多个激光位移传感器2安装到预制的仪器架3上，该仪器架可以是十字结构，也可以是米字结构，多个激光位移传感器2按照十字或米字方式布置在所述仪器架3上；仪器架3放置到离掌子面一定距离的位置处，且使激光位移传感器2中的激光发射器射向反光片1的可见激光，经反光片1反射后能够回到激光位移传感器2的接收器中。激光位移传感器2的数字信号输出端通过无线方式连接PC客户端；PC客户端呈现隧道掌子面土体的水平位移。

本实用新型的水平位移监测装置的工作情况如下：

使用本实用新型水平位移监测装置时，首先，按照图2将多个激光位移传感器2安装到预制的仪器架3上；该仪器架3可以是十字结构，也可以是米字结构；

然后，在本循环隧道掌子面4土体开挖结束后，在本循环掌子面土体上布设监测点，监测点上贴有反光片1；反光片1的固定时间自本循环隧道掌子面4土体开挖结束到下一循环隧道掌子面4土体开挖开始。在固定反光片1的这个时间段内进行本循环出渣和初支喷混凝土作业。每个施工循环重复该监测作业，以获取所有施工循环的隧道掌子面4土体的水平变形数据。

将安装有多个激光位移传感器2的仪器架3放置到离本循环隧道掌子面4一定距离的位置，通过激光位移传感器2对着反光片1，对掌子面上的监测点进行实时测距，激光位移传感器2会测出自身距离隧道掌子面4土体监测点的距离，该距离也就是激光位移传感器2自身与隧道掌子面土体的距离；反光片的固定时间和监测时间为本循环隧道掌子面4土体开挖结束到下一循环隧道掌子面4土体开挖开始。

所有的激光位移传感器2得到的监测数据通过电信号传输到监测平台，自动计算得出隧道掌子面4暴露期间土体的水平位移。

本实用新型的水平位移监测装置适用于隧道工程掌子面前方核心土水平位移的监测，其操作简便；通过本实用新型得到的监测数据能最大程度的反映隧道掌子面暴露期间土体的水平位移，为评价隧道全断面开挖掌子面对围岩稳定性的影响提供依据。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本实用新型。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (3)

1.一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置，其特征在于，所述的水平位移监测装置包括：

反光片(1)、激光位移传感器(2)和仪器架(3)；

所述反光片(1)布设在隧道掌子面(4)的监测点位置；激光位移传感器(2)安装到预制的仪器架(3)上，所述仪器架(3)放置到离隧道掌子面一定距离的位置处，且使激光位移传感器(2)对着反光片(1)；

所述激光位移传感器(2)的数字信号输出端通过无线方式连接PC客户端；PC客户端呈现隧道掌子面土体的水平位移。

2.根据权利要求1所述的一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置，其特征在于，

所述仪器架为十字结构或米字结构，多个所述激光位移传感器(2)按照十字或米字方式布置在所述仪器架(3)上。

3.根据权利要求1所述的一种全断面开挖隧道掌子面水平位移监测装置，其特征在于，

反光片(1)的固定时间自本循环隧道掌子面(4)土体开挖结束到下一循环隧道掌子面(4)土体开挖开始。

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