一種提高全站儀對(duì)邊測(cè)量隧道凈空收斂精度的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種提高全站儀對(duì)邊測(cè)量隧道凈空收斂精度的方法 一、技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高隧道凈空收斂量測(cè)精度的方法，具體涉及一種提高全站儀對(duì) 邊測(cè)量隧道凈空收斂精度的方法。 二、
【背景技術(shù)】：
[0002] 凈空收斂是隧道監(jiān)控量測(cè)的必測(cè)項(xiàng)目，是隧道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化最直接的反映。 目前公路隧道凈空收斂主要采用收斂計(jì)進(jìn)行量測(cè)，但該量測(cè)方法效率低，而且常與現(xiàn)場(chǎng)施 工相互干擾。如隧道采用拱部留核心土環(huán)形開(kāi)挖時(shí)，在核心土未開(kāi)挖前，由于核心土的阻 擋，收斂計(jì)無(wú)法沿?cái)嗝嫠綔y(cè)線對(duì)邊展開(kāi)完成量測(cè)，造成變形初測(cè)的滯后，引起一部分甚至 是一大部分前期隧道圍巖變形信息的丟失，因此監(jiān)測(cè)結(jié)果不能真實(shí)完整地反映隧道圍巖變 形情況。同樣，現(xiàn)場(chǎng)收斂計(jì)接觸量測(cè)的進(jìn)行對(duì)隧道施工的正常開(kāi)展也存在一定的妨礙，影響 隧道施工進(jìn)度。隨著目前大斷面長(zhǎng)隧道的日益增多，施工方法多變，傳統(tǒng)的收斂計(jì)接觸量測(cè) 方法已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代長(zhǎng)大隧道快速安全的施工要求。因此，一種快速、簡(jiǎn)便、受隧道施工 影響小的非接觸量測(cè)方法一一全站儀對(duì)邊測(cè)量法，已被逐漸引入到隧道凈空收斂監(jiān)控量測(cè) 中。但是，目前關(guān)于該測(cè)量方法的量測(cè)精度研究相對(duì)較少，沒(méi)有較為明確的結(jié)論作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè) 量的依據(jù)，提高測(cè)量精度。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0003] 為了解決上述【背景技術(shù)】中的不足之處，本發(fā)明提供一種提高全站儀對(duì)邊測(cè)量隧道 凈空收斂精度的方法，其采用全站儀對(duì)邊量測(cè)法，基于兩車(chē)道、三車(chē)道和四車(chē)道公路隧道實(shí) 際斷面大小，及現(xiàn)場(chǎng)凈空收斂量測(cè)實(shí)際情況，通過(guò)選擇合理的全站儀架設(shè)位置，提高量測(cè)精 度。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種提高全站儀對(duì)邊測(cè)量隧道凈空 收斂精度的方法，其特征在于：所述的方法步驟為：
[0005] 首先，將兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)左右對(duì)稱(chēng)布設(shè)在監(jiān)測(cè)斷面最大開(kāi)挖線處，并進(jìn)行保護(hù)，避免監(jiān)測(cè) 點(diǎn)在隧道施工中被影響破壞；
[0006] 然后，選擇合理位置架設(shè)全站儀：
[0007] 兩車(chē)道公路隧道，將全站儀架設(shè)在距隧道監(jiān)測(cè)斷面40~60m，距隧道中心線5. 25m 的范圍之內(nèi)；
[0008] 三車(chē)道公路隧道，將全站儀架設(shè)在距隧道監(jiān)測(cè)斷面40~50m，距隧道中心線2. 13m 范圍之內(nèi)；或?qū)⑷緝x架設(shè)在距監(jiān)測(cè)斷面50~70m，距隧道中心線6. 38m范圍之內(nèi)；
[0009] 四車(chē)道公路隧道，將全站儀架設(shè)在距監(jiān)測(cè)斷面50~60m，距隧道中心線2. 63m范圍 之內(nèi)；或?qū)⑷緝x架設(shè)在距監(jiān)測(cè)斷面60~70m，距隧道中心線5. 25m范圍之內(nèi)；
[0010] 在滿足以上條件的情況下，若現(xiàn)場(chǎng)條件允許，盡量將全站儀架設(shè)在靠近隧道中心 線處；
[0011] 最后，利用全站儀對(duì)邊測(cè)量功能完成量測(cè)數(shù)據(jù)讀取，并在每一次量測(cè)完成后恢復(fù) 測(cè)點(diǎn)保護(hù)。如此，分別將施工不同階段的凈空收斂量測(cè)數(shù)據(jù)與初始測(cè)量值相減，計(jì)算得到監(jiān) 測(cè)斷面凈空收斂結(jié)果。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下：該方法主要從全站儀架設(shè)位置 出發(fā)，對(duì)最優(yōu)位置參數(shù)進(jìn)行了量化，結(jié)果直觀，易執(zhí)行；針對(duì)兩車(chē)道、三車(chē)道、四車(chē)道公路隧 道分別給出了相應(yīng)的全站儀最優(yōu)位置參數(shù)，結(jié)果全面，更有利于成果推廣；該方法嚴(yán)格依照 對(duì)邊測(cè)量原理及誤差傳播定律，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)隧道凈空收斂量測(cè)實(shí)際情況，可靠度高。 四、
【附圖說(shuō)明】：
[0013] 圖1為全站儀對(duì)邊測(cè)量隧道凈空收斂原理圖；
[0014] 圖2為量測(cè)平面投影計(jì)算示意圖；
[0015] 圖3為隧道凈空收斂測(cè)站位置布置圖；
[0016] 圖4為反射膜片粘貼；
[0017] 圖5為測(cè)點(diǎn)保護(hù)；
[0018] 圖6為YK110+878斷面最大開(kāi)挖線收斂時(shí)態(tài)曲線；
[0019] 圖7為YK110+870斷面最大開(kāi)挖線收斂時(shí)態(tài)曲線；
[0020] 圖8為YKl10+861斷面最大開(kāi)挖線水平收斂時(shí)態(tài)曲線。 五、
【具體實(shí)施方式】：
[0021] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0022] 首先，進(jìn)行監(jiān)測(cè)斷面測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)和保護(hù)。
[0023] 在隧道最大開(kāi)挖線左右壁面對(duì)稱(chēng)布設(shè)兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即圖1所示的P、A兩點(diǎn)。測(cè)點(diǎn) 埋設(shè)時(shí)，首先將預(yù)先加工好的鋼板作為反射膜片底座，焊接在靠近掌子面第一榀型鋼拱架 上P、A兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置。然后，將反射膜片粘貼在固定完成的鋼板上，并盡量保證兩反射膜片 中心點(diǎn)處于同一水平線上。在噴射混凝土前，需將塑料袋或土工布等物件纏繞在測(cè)點(diǎn)上加 以保護(hù)，避免反射膜片被污染、破壞。噴射混凝土作業(yè)完成后，解開(kāi)保護(hù)物件，立即進(jìn)行初讀 數(shù)的讀取。在初始測(cè)量以及之后的每一次測(cè)量完成后，均須及時(shí)恢復(fù)測(cè)點(diǎn)保護(hù)，以免隧道施 工期間反射膜片表面被污染，影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外，在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)與 相關(guān)部門(mén)的協(xié)調(diào)工作，避免因隧道施工造成測(cè)點(diǎn)的位置偏移或破壞。
[0024] 然后，建立全站儀對(duì)邊測(cè)量隧道凈空收斂精度計(jì)算模型，并進(jìn)行分析。
[0025] -般測(cè)量精度由測(cè)量中誤差進(jìn)行評(píng)價(jià)。由圖1可得，P、A兩點(diǎn)間的高差hPA，水平 間距Dpa和斜距SPA的計(jì)算公式：
[0026] hPA=hp~hA=SPsinap-SAsinaA (I)
[0029] 其中，SP、Sj別為0P、OA斜距，ap、aj別為〇P、〇A測(cè)量豎直角，為0P、OA之 間水平角。
[0030] 不考慮地球曲率和大氣折光的影響，對(duì)式（3)進(jìn)行全微分，并依據(jù)誤差傳播定律， 得到隧道凈空收斂中誤差計(jì)算公式：
[0032] 式中，P= 206265"，》%、&、觸ip、Wflj 和 mp分別為SP、SA、ap、aA和 0 的測(cè)量中誤差，Dp=Spcosap、Da=SAcosaA，Dp、別為OP和OA水平距離。
[0033] 根據(jù)圖2全站儀對(duì)邊測(cè)量隧道凈空收斂水平投影圖中DP、0,與DPA之間的三角函 數(shù)關(guān)系，對(duì)式（4)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并假定Dpa=Spa及測(cè)角中誤差，得到：
[0035] 以此為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)凈空收斂量測(cè)實(shí)際情況，計(jì)算分析不同跨度隧道全站儀不 同架設(shè)位置時(shí)凈空收斂測(cè)量精度。
[0036] 其次，選擇全站儀合理架設(shè)位置。
[0037]