隧道预收敛变形自动监测方法

隧道预收敛变形自动监测方法

一、固定测斜仪及自动监测系统

固定测斜仪与数字采集单元联合使用，可以进行不间断观测。固定测斜仪由多支传感器串联使用对某个区域进行变形观测。每一支传感器分别有各自的信号电缆连接到集中器，集中器将接收到的信号通过无线传输到互联网服务器，技术人员可以随时通过网络查看、分析测量数据。

固定测斜仪分为垂直固定测斜仪和水平固定测斜仪：

垂直固定测斜仪按间隔1m左右将传感器固定在打设好的垂直钻孔里，当垂直孔周围的土体发生变形时，传感器会感知由于土体变形而产生的倾角微小变化，从而确定垂直孔的变形曲线。一般管内最底端相对静止，变形曲线可实时反应出上方土体的变形情况。

水平固定测斜仪可以按间隔1m串联起来，放置在特制塑料管或钢管里，固定在隧道拱部沿着隧道方向的水平孔中。由于隧道的预收敛变形，在隧道开挖过程中随着掌子面的临近，一般掌子面前方拱部会产生越来越大的下沉变形。水平固定测斜仪就是用来观测掌子面前方拱部或其他位置空间和时间变形情况，为掌子面前方的稳定性作定量的判断。

二、固定测斜仪变形监测方案

隧道开挖前，在隧道拱部开挖轮廓线外350mm的弧线上布置若干个水平变形监测孔。孔内安装特制塑料管或钢管，在管内每间隔1m安装一支传感器。当隧道开挖前期，监测孔最前端测斜点距开挖断面较远，开挖时对其几乎没有影响，其角度参数也基本没有变化。将最前端测斜点作为基准点，对所有角度参数绘制隧道拱部围岩变形曲线，分析拱部围岩变形情况，当围岩变形值达到预警值时，表明在隧道开挖过程中，围岩不稳定，需要采取加固措施。当隧道开挖一定深度

后，掌子面前方反应隧道预收敛变化，后方反应的是隧道收敛变形。

一般情况下隧道开挖时掌子面前方变形范围是隧道高度的2-3倍距离以内。

隧道开挖完成后，该传感器仍可反应隧道的变形情况。

变形监测孔布置断面图如下：

三、光传感器测量方法

采用摄像机镜头的光传感器测量方法的精度能比固定测斜仪的精度要高一个数量级。该方法在水平测斜管内安装多串摄像镜头及待测发光管，摄像镜头相互联动监测（向前和向后）。

d10、d20为后向摄像机测值

=为第二摄像机固定盘转角

=为第三摄像机固定盘转角

其中d13、d210、d220、 d230、d310、d320、d330为摄像机测值，以下类同。

其中摄像机测值d的误差为0.01mm，固定盘转角θ误差为0.0000016弧度，各测点值误差为：0.01mm + 0.01mm + 6000mm×0.0000016=0.03mm

四、测斜管监测孔布置图

测斜管监测孔布置图（图示红色孔为测斜管孔位及编号）

孔位布置说明

①部开挖：1、2、3号孔的变形情况极具指标意义，9和4以及8和5有一定参考作用；

③部开挖：4、5、2号孔具指标意义，9及6有一定参考作用。3废弃；

②部开挖：8、7、9具指标意义，1、2等参考；

④部开挖：6、7重要，其他参考。9废弃。

共9个水平测斜孔，每个孔有28个左右测点，测点间距1.5米，测点对垂直于隧道轴线的变形敏感。要求测斜孔的深度大于42米，孔径为159mm以上。