[发明专利]一种用于测量隧道边仰坡地表沉降的自测塔尺及方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道监控量测技术领域，具体是一种用于测量隧道边仰坡地表沉降的自测塔尺及方法。

背景技术

随着我国经济建设的不断发展，国家路网规划的不断完善，公路隧道的建设日益增多，尤其是隧道建设的规模越来越大。由于隧道工程建设的特殊性、复杂性以及对于隧道围岩的不确定性。所以对洞口外地表沉降、隧道围岩及支护结构进行监控量测是保证隧道正常施工以及后期安全运营的必不可少的手段。其中，隧道洞外地表沉降是隧道监控量测中的必测项目之一。通过量测，及时地将数据反馈至施工单位、监理单位、业主单位及设计单位。根据量测数据确定新的支护方式。从而保证隧道施工的安全性。

当前测量隧道边仰坡地表沉降的主要仪器有高精度水准仪和水准尺。然而，高精度水准仪在隧道边仰坡地表的测量操作过程中也受到一些条件的限制，譬如边仰坡的坡度过陡，测量人员无法准确测量，则造成最终测量结果会存在一定的误差。而目前使用高精度水准仪测量时，一般将基点埋设在隧道开挖纵横向各3～4倍洞径以外的区域，一般先埋设2个基点，以便相互校核。然后中间一般埋设5个测点监测，作为量测的中间点。测量时，扶尺和观测人员会因长时间站立原因，导致塔尺倾斜，最终测量结果会存在误差，同时也会因天气等其它原因，延误最佳观测时间，最终造成测量结果产生误差。影响隧道的施工安全。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种用于测量隧道边仰坡地表沉降的自测塔尺及方法，通过本发明能够快速监测隧道边仰坡地表沉降，有效地节约人力和物力同时也能够有效地提高测量的精确度，进一步降低仪器操作中引起的误差，保证隧道的施工安全。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于测量隧道边仰坡地表沉降的自测塔尺，包括导杆、条形磁铁、V型磁铁、标尺和固定装置，导杆竖直设置并与固定装置固定连接，V型磁铁的顶角向下，V型磁铁的中部沿竖直方向开设有套孔，V型磁铁通过套孔套在导杆上，且能沿导杆上下自由滑动；条形磁铁设置两块且均固定在固定装置上，两块条形磁铁正对，对称分布于导杆两侧，且均沿竖直方向设置，两块条形磁铁分别位于V型磁铁朝下的两个侧面的两侧，条形磁铁与V型磁铁朝下且与该条形磁铁相邻的侧面的磁极相同，两块条形磁铁对V型磁铁产生向上的排斥力的合力与V型磁铁的重力大小相等，方向相反；标尺固定于固定装置上，标尺沿竖直方向设置有刻度，V型磁铁上设置有与该标尺相适配用于显示V型磁铁相对位置的指针。

所述固定装置包括塔尺顶部固定板、塔尺底部固定座和外壳，导杆、条形磁铁和V型磁铁均设置在外壳的内腔，塔尺顶部固定板和塔尺底部固定座设置在外壳的顶部和底部，导杆的两端分别与塔尺顶部固定板和塔尺底部固定座连接；两块条形磁铁的上下两端分别与塔尺顶部固定板和塔尺底部固定座固定连接，或者两块条形磁铁固定在外壳上；外壳在一个侧壁沿竖直方向开设有条形孔，标尺沿条形孔设置。

还包括复位杆，塔尺顶部固定板上开设有复位孔，复位杆能够从复位孔伸入外壳内来调整V型磁铁的初始位置。

塔尺顶部固定板上开设两个复位孔，复位杆设置两支，其中一支不导磁，另一只导磁或为磁性杆。

塔尺底部固定座与用于固定自测塔尺的测量基座通过膨胀螺栓连接。

所述V型磁铁上设有橡胶层，橡胶层设置在V型磁铁的上顶面，作为V型磁铁的配重，当V型磁铁上设置橡胶层时，两块条形磁铁对V型磁铁和橡胶层形成的整体结构产生向上的排斥力的合力与该整体结构的重力大小相等，方向相反。

标尺上的刻度范围为+30cm～-15cm。

导杆、标尺和固定装置均是非磁性的。

一种测量隧道边仰坡地表沉降的方法，

先将自测塔尺通过固定装置固定在已经在检测位置埋设好的测量基座上，再将V型磁铁调整至预设的初始位置即可对隧道边仰坡地表沉降进行测量；当V型磁铁相对于其初始位置向上移动，则表明该检测点上升，V型磁铁的位移量则为该检测点的上升量；当V型磁铁相对于其初始位置向下移动，则表明该检测点下沉，V型磁铁的位移量则为该检测点的下沉量，当V型磁铁位移量为零时，则表明检测点既没有下沉也没有上升。

V型磁铁调整至预设的初始位置时，当V型磁铁的实际位置处于初始位置以上时，通过不导磁的复位杆缓慢向下推V型磁铁，当指针指向标尺上V型磁铁对应的初始位置时，停止推动，抽出复位杆；