地铁隧道收敛变形监测

隧道周边收敛量测

一、实验目的

1. 了解微地震监测技术目的。

2. 了解速度传感器及加速度传感器的工作原理。

3. 了解数据采集的基本原理。

4. 掌握微地震监测软件的使用方法。

二、以煤科学研究总院的数显收敛计为例说明

1. 性能

量测基线长度：0. 5 m ?10 m 及0. 5 m ?15 m ;

最小读数：0.01 mm;

量测精度：0.06 mm;

数显值稳定度：24h不大于0.01 mm。

2?仪器构造及工作原理

2.1主要结构

微地震监测系统主要由（1 ）三分量加速度传感器、（2）三分量速度传感器、（3）电缆、

（4）链接传感器26芯插头线、⑸HZ-MS12通道微地震监测仪、⑹USB2.0电缆、（7）电源转换器、（8）干电池及电池盒、（9）断线钳、（10）十字螺丝刀、（11）万用表、（12）XP操

作系统电脑一台、（13）榔头等组成，见图 9.1 o

4 t 7 ?

图9.1 收敛计结构与工作示意图

2.2基本工作原理

数据采集是微地震监测的基础，对硬件设备要求较高。由于微地震的特性所致，必须用

高采样率、宽频带、连续记录、宽动态范围（96dB）进行微地震信号采集。应用时，数据

采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，

并送入检测仪中变成数字信号，然后将该信号送到FIFO中。

3.使用方法

1）首先在测点处牢固的埋设预埋件；预埋件长度根据需要加工，连接件与预埋件的连接，应使销钉孔方向铅直。

2）检查予埋测点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。

3）打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩

放入测点孔内，将收敛计拉至另一测点，并将尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入与联尺架固定。

4）调整调节螺母，仔细观察，使塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的两条白线之间（每次应一致）。

5）记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数。为提高量测精度，每次基线应重复测

三次取平均值。当三次读数极差大于 0.05mm 时，应重新测试。

6）测试过程中，若数显读数已超过 25mm ，则应将钢尺收拢（换尺孔） 25mm 重新测试，两组平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消除钢尺冲孔距离不精确造成的测量误差。

7）记录数据、时间、温度、尺孔位置和测点编号。

8）一条基线测完后，应及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛计，打开尺卡收拢钢带尺，为下一次使用作好准备。

4．数据的记录与修正

记录数据有三项内容，包括数显读数；钢卷尺使用长度及测点附近气温。一般情况下读数取三次平均值，三次读数的偏差应小于0.05mm。

基线两点间收敛值S 按下式计算：

S （D0 L0 ）（D n L n）

式中：D0－首次数显读数，（ mm）；

L0 －首次钢尺长度，（mm）；

D n －第 n 次数显读数，（mm）；

L n —第n次钢尺长度，（mr）

如第 n 次测量与首次测量的环境温度相差较大时，要进行温度修正。公式如下：

L n' L n(T n T0)L n

式中：L n'—温度修正后钢尺长度，（mr）;

—钢尺材料的线膨胀系数，取 1.17 X 10 6 C；

T n —第n次量测环境温度，（C ）;

T o —首次测量环境温度，（C）;

钢尺温度修正后收敛值S' 按下式计算：

S' Do Lo Dn Ln'

基线缩短，S或S'为正值，反之为负。

5．注意事项

1）调节螺母逆时针转动最大范围，千万注意不得露出螺纹。

2）数显电路本身具有自动断电功能，以提高电池使用寿命。当显示值固定不变 7 分钟后，显示屏自动断电。转动调节螺母，数值自动出现。

3）收敛计使用读数时应特别注意百分表的小针指数，以免造成较大的过失误差。收敛计使用一段时间后应进行对零校正，检验数显读数是否为零值，如有偏差可打开塑料盖，进行修正，反之可继续使用。

4）使用过程中，应尽量避免泥水浸入收敛计及钢尺，并正确使用收敛计各转动部件，保证钢尺平直，不得扭曲。

5）测温用的水银温度计应使用分度值为0.1 C的，不得用分度值大于该值的其它温度

计。

6）钢卷尺摇把不得逆时针方向摇动，逆时针摇动易损坏。

7）仪器较长时间不用时，给钢卷尺涂缝纫机油防锈，应将仪器入在干燥处保存。

、实验步骤

1?了解仪器的结构，分析两种不同型号收敛计结构差异。

2 ?测二基准点间距离，读三次数，取平均值，并做记录。现场记录见表9 — 1。

3.测三个断面的数值，分别按（5 C、15C、25C ）三个温度计算收敛值。

四、实验报告要求

1 .讨论误差分析方法和提高精度的措施。

2 ?整理实验数据，得出结论。

五、思考题

1. 简述收敛仪构造。

2. 说明计算三线｛△形｝量测的方法。如何计算拱顶相对下沉值。

表9-1 隧道现场监控量测报告单

项目名称：合同号:

承包单位：

监理单位：编号: