地铁隧道收敛变形监测

隧道周边收敛量测

一、实验目的

1.了解微地震监测技术目的。

2.了解速度传感器及加速度传感器的工作原理。

3.了解数据采集的基本原理。

4.掌握微地震监测软件的使用方法。

二、以煤科学研究总院的数显收敛计为例说明

1．性能

量测基线长度：0. 5 m～ 10 m 及0. 5 m～ 15 m；

最小读数：0.01 mm；

量测精度：0.06 mm；

数显值稳定度：24h不大于0.01 mm。

2．仪器构造及工作原理

2.1主要结构

微地震监测系统主要由（1）三分量加速度传感器、（2）三分量速度传感器、（3）电缆、（4）链接传感器26芯插头线、(5)HZ-MS12通道微地震监测仪、(6)USB2.0电缆、（7）电源转换器、 (8)干电池及电池盒、（9）断线钳、（10）十字螺丝刀、(11)万用表、（12）XP操作系统电脑一台、（13）榔头等组成，见图9.1。

图9.1 收敛计结构与工作示意图 2.2基本工作原理

数据采集是微地震监测的基础，对硬件设备要求较高。由于微地震的特性所致，必须用高采样率、宽频带、连续记录、宽动态范围（96dB ）进行微地震信号采集。应用时，数据采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入检测仪中变成数字信号，然后将该信号送到FIFO 中。

3．使用方法

1)首先在测点处牢固的埋设预埋件;预埋件长度根据需要加工，连接件与预埋件的连接，应使销钉孔方向铅直。

2)检查予埋测点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。

3)打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩放入测点孔内，将收敛计拉至另一测点，并将尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入与联尺架固定。

4)调整调节螺母，仔细观察，使塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的两条白线之间（每次应一致）。

5)记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数。为提高量测精度，每次基线应重复测三次取平均值。当三次读数极差大于 0.05mm 时，应重新测试。

6)测试过程中，若数显读数已超过 25mm ，则应将钢尺收拢（换尺孔） 25mm 重新测试，两组平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消除钢尺冲孔距离不精确造成的测量误差。

7)记录数据、时间、温度、尺孔位置和测点编号。

8)一条基线测完后，应及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛计，打开尺卡收拢钢带尺，为下一次使用作好准备。

4．数据的记录与修正

记录数据有三项内容，包括数显读数；钢卷尺使用长度及测点附近气温。一般情况下读数取三次平均值，三次读数的偏差应小于 0.05mm 。

基线两点间收敛值S 按下式计算：

)()(00n n L D L D S +-+=

式中：0D －首次数显读数，（mm ）； －首次钢尺长度，（mm ）； －第n 次数显读数，（mm ）； －第n 次钢尺长度，（mm ）。

如第n 次测量与首次测量的环境温度相差较大时，要进行温度修正。公式如下：

n n n n L T T L L )('0--=α

式中：'n L －温度修正后钢尺长度，（mm ）；

α—钢尺材料的线膨胀系数，取 1.17 ×6

10-℃；

—第n次量测环境温度， (℃)；

—首次测量环境温度，(℃)；

钢尺温度修正后收敛值()'S按下式计算：

()()'

S+

=

+

-

'Ln

Do

Dn

Lo

基线缩短，S或'S为正值，反之为负。

5．注意事项

1)调节螺母逆时针转动最大范围，千万注意不得露出螺纹。

2)数显电路本身具有自动断电功能，以提高电池使用寿命。当显示值固定不变7分钟后，显示屏自动断电。转动调节螺母，数值自动出现。

3)收敛计使用读数时应特别注意百分表的小针指数，以免造成较大的过失误差。收敛计使用一段时间后应进行对零校正，检验数显读数是否为零值，如有偏差可打开塑料盖，进行修正，反之可继续使用。

4)使用过程中，应尽量避免泥水浸入收敛计及钢尺，并正确使用收敛计各转动部件，保证钢尺平直，不得扭曲。

5)测温用的水银温度计应使用分度值为0.1℃的，不得用分度值大于该值的其它温度计。

6)钢卷尺摇把不得逆时针方向摇动，逆时针摇动易损坏。

7)仪器较长时间不用时，给钢卷尺涂缝纫机油防锈，应将仪器入在干燥处保存。

三、实验步骤

1．了解仪器的结构，分析两种不同型号收敛计结构差异。

2．测二基准点间距离，读三次数，取平均值，并做记录。现场记录见表9－1。

3．测三个断面的数值，分别按(5℃、15℃、25℃)三个温度计算收敛值。

四、实验报告要求

1．讨论误差分析方法和提高精度的措施。

2．整理实验数据，得出结论。

五、思考题

1．简述收敛仪构造。

2．说明计算三线 {Δ形} 量测的方法。如何计算拱顶相对下沉值。

表9-1 隧道现场监控量测报告单

项目名称：合同号：

承包单位：

测线布置图

净空收敛量测表

量测断面里程：开挖断面里程：

开挖日期：埋点日期：

岩层类型：测线编号：

岩性描述：

观测距洞内钢尺微读数/mm 温测差总收敛值

量测者：总工程师：监理工程师：日期：记录者：