1.本实用新型涉及隧道围岩位移测量技术，特别是涉及深层隧道围岩松动圈变形测量装置。
背景技术：
2.隧道开挖时，围岩因受到扰动而产生应力重新分布，这将使应力状态由三维转变为近似二维，且围岩强度随之下降。当岩体围岩强度低于重新分布应力值时将被破坏，进而逐步形成一个松弛破碎带，该松弛破碎带称为围岩松动圈。松弛破碎带内岩体处于屈服状态，若局部围岩应力大于岩体强度，围岩将被破坏，对隧道初支结构及稳定性带来安全风险。围岩松动圈是随着隧道施工的进行而不断变化的，最终达到稳定状态。工程设计中，很难准确确定围岩松动圈的厚度，也无法根据预先给定的松动圈厚度进行支护结构设计。因此，在施工中要进行围岩松动圈变形测量，以利于隧道初支结构的调整和围岩稳定性的评估。
3.现有测量深层隧道围岩松动圈变形的主要是现场测试，测试方式有声波测试法、地质雷达测试法、多点位移计测量法。声波测试法、地质雷达测试法和多点位移计测量法都是单次测试，无法实现长期连续测量，而且多点位移计精度较低，难以测量到微小变形。更好的进行隧道围岩松动圈变形测量是目前隧道围岩工程中需要进一步研究的问题。
技术实现要素：
4.针对现有深层隧道围岩松动圈变形测量存在的问题，本实用新型推出一种深层隧道围岩松动圈变形测量装置，实现围岩松动圈变形的长期连续监测。
5.本实用新型涉及的隧道深层围岩松动圈变形测量装置，测量装置包括孔内测量装置、外部供电装置和数据采集装置。
6.所述孔内测量装置包括测量杆和位移传感器，测量杆为φ10mm的钢筋测量杆，设置在隧道围岩测量孔内。测量孔为隧道围岩上的钻孔，钻孔孔径为φ50mm。测量杆与隧道围岩由钢筋锚固剂锚固成为整体，隧道围岩沿径向运动将带动测量杆运动。测量杆通过焊接的连接片与位移传感器活动端相连，位移传感器监测隧道围岩松动圈位移。位移传感器为lvdt位移传感器。
7.测量孔内设置固定支架，固定支架与隧道围岩表面由锚栓紧固。
8.固定支架上方焊接位移传感器支架，位移传感器置于位移传感器支架上。位移传感器支架上方设置可调节松紧的圆形卡扣，拧紧卡扣以固定位移传感器。
9.所述外部供电装置通过直流电转换器引出的电源线与位移传感器相连。
10.所述数据采集装置通过信号输出线与位移传感器相连，数据采集仪与数据处理计算机相连。
11.测量孔孔口设置封孔盖，封孔盖上有预留孔，用于电源线和信号输出线的引出。
12.本实用新型涉及的围岩深层松动圈位移测量装置应用时，首先要根据隧道的工程
资料确定测量部位，然后钻孔安装测量杆和位移传感器，再连接与计算机连接的数据采集仪。在隧道开挖断面拱顶、拱腰、边墙三个位置安装测量装置，连续测量围岩深层松动圈位移，得到目标深度岩层连续的位移
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时间曲线。
13.本实用新型涉及的隧道围岩深层松动圈位移测量装置可实现对任意深度的深层围岩进行长时间高精度连续测量，现场安装方便，成本投入低，工程实用性强，能更加准确地获得松动圈的范围，可以准确获取自开挖至二衬施工期间围岩松动圈的位移
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时间变化，对围岩松动圈进行全程监控测量，有助于对隧道开挖后围岩稳定性进行评价，同时及时调整设计支护参数，保证隧道施工安全。
附图说明
14.图1为本实用新型在测量孔内设置剖面示意图。
15.图2为本实用新型的孔内测量装置结构示意图。
16.图3为本实用新型的在隧道内设置示意图。
17.图4为本实用新型涉及的钻孔封孔帽平面示意图。
18.图中标记说明：
19.1、测量杆
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2、钢筋锚固剂
20.3、测量杆连接片
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4、固定支架
21.5、位移传感器
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6、封孔盖
22.7、位移传感器支架，
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8、位移传感器电源线
23.9、信号输出线
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10、固定支架锚固孔
24.11、数据采集仪
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12、数据处理计算机
25.13、断面拱顶
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14、断面拱腰
26.15、断面边墙
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16、数据传输线预留孔
27.17、供电线预留孔
具体实施方式
28.结合附图对本实用新型作进一步的说明。图1和图2显示了本实用新型的基本结构，图3显示了本实用新型在隧道内多点设置状况，图4显示了本实用新型钻孔封孔帽的状况。
29.如图所示，本实用新型涉及的隧道深层围岩松动圈变形测量装置，测量装置包括孔内测量装置、外部供电装置和数据采集装置。
30.所述孔内测量装置包括测量杆1和位移传感器5，测量杆1为φ10mm的钢筋测量杆，设置在隧道围岩测量孔内。测量孔为隧道围岩上的钻孔，钻孔孔径为φ50mm。测量杆1与隧道围岩由钢筋锚固剂2锚固成为整体，隧道围岩沿径向运动将带动测量杆1移动。测量杆1前端通过焊接的连接片3与位移传感器5活动端相连，测量杆1移动带动位移传感器5活动端移动，从而使位移传感器5监测隧道围岩松动圈位移。位移传感器5为lvdt位移传感器，精度要求误差不大于0.02mm，量程不小于20mm。
31.测量孔内设置固定支架4，固定支架4与隧道围岩表面由锚栓紧固。
32.固定支架4的上方焊接位移传感器支架7，位移传感器5置于位移传感器支架7上。
位移传感器支架7的上方设置可调节松紧的圆形卡扣，拧紧卡扣以固定位移传感器5。
33.所述外部供电装置通过直流电转换器引出的电源线8与位移传感器5相连。位移传感器电源线8与12v直流电源相连，部分隧道无12v直流电源需加装240v或380v交流电转换12v直流电转换器。
34.所述数据采集装置通过信号输出线9与位移传感器5相连，数据采集仪11与数据处理计算机12相连。连续采集数据后，围岩松动圈位移
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时间数据以excel格式导入数据处理计算机12中。
35.测量孔孔口设置封孔盖6，封孔盖6上有预留孔，数据传输线预留孔16和供电线预留孔17，用于信号输出线9和电源线8的引出。
36.在隧道开挖断面拱顶13、拱腰14、边墙15三个位置钻孔安装测量装置，连续测量围岩深层松动圈位移，得到目标深度岩层连续的位移
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时间曲线。
技术特征：
1.一种隧道深层围岩松动圈变形测量装置，其特征在于,包括孔内测量装置、外部供电装置和数据采集装置，孔内测量装置包括测量杆和位移传感器,设置在测量孔内，测量孔为隧道围岩上的钻孔；测量杆与隧道围岩由钢筋锚固剂锚固成为整体，隧道围岩沿径向运动将带动测量杆运动；测量杆前端通过焊接的连接片与位移传感器活动端相连，位移传感器监测隧道围岩松动圈位移。2.根据权利要求1所述的隧道深层围岩松动圈变形测量装置，其特征在于，所述的测量杆为钢筋测量杆，直径为φ10mm，设置在隧道围岩测量孔内；所述的测量孔为隧道围岩上的钻孔，钻孔孔径为φ50mm。3.根据权利要求1所述的隧道深层围岩松动圈变形测量装置，其特征在于，所述测量孔内设置固定支架，固定支架与隧道围岩表面由锚栓紧固；固定支架上方焊接位移传感器支架，位移传感器置于位移传感器支架上，位移传感器支架上方设置可调节松紧的圆形卡扣，拧紧卡扣以固定位移传感器。4.根据权利要求1所述的隧道深层围岩松动圈变形测量装置，其特征在于，所述的位移传感器为lvdt位移传感器，测量精度误差不大于0.02mm，测量量程不小于20mm。5.根据权利要求1所述的隧道深层围岩松动圈变形测量装置，其特征在于，所述数据采集装置通过信号输出线与位移传感器相连，数据采集仪与数据处理计算机相连。6.根据权利要求1所述的隧道深层围岩松动圈变形测量装置，其特征在于，所述测量孔孔口设置封孔盖，封孔盖上有预留孔，用于电源线和信号输出线的引出。
技术总结
本实用新型公开了一种隧道深层围岩松动圈变形测量装置，包括孔内测量装置、外部供电装置和数据采集装置；孔内测量装置包括测量杆和位移传感器，测量杆为钢筋测量杆，设置在隧道围岩测量孔内；测量杆与隧道围岩由钢筋锚固剂锚固成为整体，隧道围岩沿径向运动将带动测量杆运动；测量杆前端通过焊接的连接片与位移传感器活动端相连，位移传感器为LVDT位移传感器，位移传感器置于位移传感器支架上；数据采集装置通过信号输出线与位移传感器相连，数据采集仪与数据处理计算机相连；本实用新型可实现对任意深度的深层围岩进行长时间高精度连续测量，可以对围岩松动圈进行全程监控测量，有助于对隧道开挖后围岩稳定性进行评价，保证隧道施工安全。隧道施工安全。隧道施工安全。
技术研发人员：常天龙 崔庆国 李瑞峰 徐永明
受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司
技术研发日：2021.04.21
技术公布日：2021/11/15
再多了解一些
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