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收敛测量是指对井巷、隧道等结构表面两点间的相对变形和变形规律进行量测,例如检测巷道顶底板或两帮移近量等。它主要用于监测地下工程、隧道等在施工及运营过程中因受压而产生的形变,以确保其安全。

分类

收敛测量系统分为接触式和非接触式两种:

? 接触式:通过将多个倾斜角传感器按一定方式布设在隧道周围,测量角度后计算测点的纵向和横向变化。例如巴塞特收敛测量系统。

? 非接触式:利用伺服全站仪等设备对选定断面按一定步长扫描,观测测点变形情况。常用的伺服全站仪有tpS1200+系列和trimble S8等。

应用领域

? 隧道工程:监测隧道在施工和使用过程中的横向和竖向收敛变形。

? 地下洞室:用于大断面地下洞室的收敛监测。

? 矿道工程:监测矿道等地下巷道的断面收敛变形。

矿上收敛测量的步骤主要包括以下几个方面:

1.准备工作

? 制定监测方案:根据矿井巷道的分布范围、扰动状态和围岩质量,设计监测断面的布置位置、数量和间距。在重点变形监测区域(如强扰动和围岩质量较差的区域),应减小监测断面布置间距,采用密集布置形式。

? 选择合适的测量仪器:常用的仪器包括数显收敛计、全站仪、激光测距仪等。数显收敛计测量精度较高,操作相对简单,适合矿井巷道的收敛测量。

2.测点布置

? 设置基准点和测点:在巷道两端设置基准点,基准点应选择在巷道直线段上,距离巷道口一定距离的位置,便于测量和标记。从基准点开始,沿巷道方向以一定的间距(如50米、100米或200米)设置十字布点。

? 安装测量标识盘:在巷道的两帮和顶板安装收敛测点,使用圆形平面结构测量标识盘,通过膨胀螺栓固定在岩壁上。测量标识盘与岩壁保持设定的偏移距离,确保安装牢固。

3.测量过程

? 使用收敛计测量:

? 首次使用收敛计时,需进行“对零”操作,确保测量精度。

? 检查预埋点有无损坏、松动,并将测点灰尘擦净。

? 将收敛计钢尺拉至测点,调整调节螺母,使塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的任一线上。

? 记录钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数,每条基线应重复测量三次取平均值。

? 使用激光测距仪测量:结合激光测距技术和全站仪测量方法,利用激光测距仪直接测量两点间的距离。这种方法操作简单,稳定性好,测量精度较高。

? 三维激光扫描仪测量:利用移动式三维激光扫描仪采集监测巷道的点云数据,得到监测区域巷道点云模型。通过点云模型提取测量标识盘点云中心点,计算收敛变形。

4.数据处理与分析

? 数据记录与整理:将测量数据记录在表格中,包括测点编号、测量时间、基线长度等信息。

? 计算收敛值:根据两次测量的基线长度差计算收敛值。对于激光测距仪和三维激光扫描仪测量的数据,通过软件进行处理和分析。

? 分析变形规律:通过绘制收敛变形曲线,分析巷道围岩的变形规律和趋势。根据变形数据评估巷道的稳定性和支护效果。

5.后续工作

? 定期监测:根据矿井巷道的实际情况,定期进行收敛测量,及时掌握巷道的变形情况。

? 数据存储与管理:将测量数据存储在计算机中,建立数据库,便于后续的分析和查询。

? 报告编制:根据测量和分析结果,编制收敛测量报告,为矿井的安全生产和工程设计提供依据。

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