[发明专利]一种基于力矩式夹角测量的隧道收敛在线监测装置

说明书

本发明公开了一种基于力矩式夹角测量的隧道收敛在线监测装置，包括拱顶锚座和两拱腰锚座，拱顶锚座固设在隧道支撑构件的内壁拱顶上，两拱腰锚座固设在隧道支撑构件的两侧拱腰上，拱顶锚座上安装有力矩式夹角测量单元，力矩式夹角测量单元分别通过弹簧钢索和两拱腰锚座拉紧。采用本发明的装置进行隧道收敛监测，现场占用空间较小，系统部署相对简单，易于施工操作和大规模、低成本应用。

技术领域

本发明属于隧道收敛检测技术领域，具体涉及一种基于力矩式夹角测量的隧道收敛在线监测装置。

背景技术

隧道收敛监测是隧道工程施工建设和日常运行维护过程中的重要的安全管理内容，也是国内外工程技术领域一直以来持续研究的重大课题。随着工程监测技术的不断进步和迅速发展，运用全站仪进行多元定标自动测量，以及采用收敛计进行形变测量与倾角测量的方法与装置得到广泛应用，隧道收敛监测已经成为现代隧道建设施工过程重要的安全管控环节。

但是，由于现有的测量技术手段主要基于传统的施工建设配套机制，多采取批次性作业的操作模式。通常的监测方法需要在隧道内保留一定的空间安装全站仪等测量仪器设备，并且需要在相关的监测断面安装测量标识，或者测量传感器及其连杆装置等附件，不仅占用施工现场空间，也不便实行长效跟踪监测，尤其不适应投入运行阶段的隧道结构形变预警和维护管理，很难满足监测数据实时、集中和远程信息化管理的需求。因此，上述监测方法一般只能运用在隧道施工建设阶段，一旦隧道建成启用（如地铁通车运营阶段），便很难继续进行持续性在线监测。

现有技术专利号：CN103604540B，公开了一种光电式应力计，应变管受到外部机械力场的作用，会产生轴向压缩或拉伸的位移形变，通过长、短导杆及应力轴构成的相向搓动机构将位移形变数据进行采集并转换，可转化为相应的角形变，再通过连杆将角形变放大，并联动其控制光敏管的受光通量，从而获取与应变管位移形变同步的线性变化电量，将该变化电量放大处理后通过电缆输出，即为应力测量数据。

发明内容

为了克服以上缺陷，本发明提出了一种基于力矩式夹角测量的隧道收敛在线监测装置。隧道收敛的主要形变特征是隧道拱顶沉降和拱腰位移，监测手段主要采用测量拱顶与两侧拱腰相应测点的相对位置变化或通过测量两个测点之间的应力变化计算其位移变化趋势，包括测点间距变化和测点相对倾角变化，并通过多次测量数据的差异分析确定变化状态，达到安全监测的目的。

本发明采用以下技术方案：

一种基于力矩式夹角测量的隧道收敛在线监测装置，包括拱顶锚座和两拱腰锚座，拱顶锚座固设在隧道支撑构件的内壁拱顶上，两拱腰锚座固设在隧道支撑构件的两侧拱腰上，拱顶锚座上安装有力矩式夹角测量单元，力矩式夹角测量单元分别通过弹簧钢索和两拱腰锚座拉紧，力矩式夹角测量单元包括刚性支架，其特征在于，刚性支架上固设有光测盒，光测盒一侧与R力矩连杆固定连接，R力矩连杆交叉铰接L力矩连杆，R力矩连杆与L力矩连杆的交叉点通过支撑轴固定在刚性支架上，L力矩连杆的一端与固定于刚性支架上的夹角调节器连接，夹角调节器还光测连杆的一端连接，光测连杆的另一端设有与光测盒配合使用的遮光板，R力矩连杆与L力矩连杆的自由端分别设有用于固定弹簧钢索端部的吊耳。

进一步地，光测盒底侧上设有内置电路模块的印刷电路板，印刷电路板上面设有光电采集模块。

进一步地，光电采集模块包括模块外壳，模块外壳内依次设有光源、聚光透镜、分光镜、测量光敏管，分光镜的垂直方向上方设有基准光敏管，分光镜和基准光敏管之间的模块外壳上设有基准光阑，分光镜和测量光敏管之间的模块外壳上设有测量光阑，遮光板伸入分光镜与测量光阑之间并部分遮挡测量光阑，