地铁隧道收敛变形监测
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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、⑸HZ-MS12通道微地震监测仪、⑹USB2. 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 o
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:
S (Do Lo )(Dn Ln)
式中:Do —首次数显读数,(mm):
Lo —首次钢尺长度,(mm);
Dn —第n次数显读数,(mm);
Ln —第n次钢尺长度,(mr)
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:
Ln* Ln (Tn To)Ln
式中:Ln'-温度修正后钢尺长度,(mr);
—钢尺材料的线膨胀系数,取 1.17 X 10 6 C;
Tn—第n次量测环境温度,(C );
T。一首次测量环境温度,(C);
钢尺温度修正后收敛值S'按下式计算:
S' Do Lo Dn Ln'
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,千万注意不得露岀螺纹。
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 -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)使用过程屮,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 C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。
、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 — lo
3. 测三个断面的数值,分别按(5 C 、15C 、25C )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{ △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: 监理单位:
编号:
总工程师: 监理工程师:
日
期:
记录者