全站仪在公路隧道变形量测中的应用研究

论文摘要

围岩变形监测是监控围岩与支护结构稳定性的重要手段,是保证施工安全,合理确定支护参数不可缺少的重要工作,是设计和施工的连接点和必要环节。目前采用的传统接触量测围岩变形已经无法满足隧道施工的要求。全站仪量测隧道围岩变形已经得到了应用,但由于全站仪量测和传统量测方法相比,精度问题尚未得到很好的解答,影响了全站仪非接触量测的推广。为了评价全站仪非接触量测方法的准确性和量测精度,本文以墩梁隧道和袁家砭隧道为工程依托,通过现场对比试验和精度计算分析两种方法,对全站仪量测精度进行了综合分析。主要研究内容和成果如下：（1）以墩梁隧道为依托进行拱顶下沉对比量测现场试验,量测方法包括水准仪接触量测、全站仪对边测量和三维坐标非接触量测；以袁家砭隧道为依托进行收敛对比量测现场试验,量测方法包括收敛计接触量测、全站仪对边测量和三维坐标非接触量测。（2）监测结果表明：采用全站仪量测隧道围岩变形,能监测到核心土开挖前接触量测监测不到的围岩变形值。在核心土开挖前,拱顶下沉值为19.7mm,占施工阶段下沉值的17.7%,净空收敛值为11.1mm,占施工阶段收敛值的28.8%；核心土开挖后,对边测量非接触量测和水准仪监测结果平均偏差值为1.9mm,占施工阶段下沉值的1.7%,对边测量非接触量测和收敛计监测结果平均偏差值为0.83mm,占施工阶段收敛值的2.3%;对边测量比三维坐标量测精度更高。（3）应用误差传播定律对全站仪对边测量在隧道施工这一特殊工程中应用进行精度计算分析。分析结果表明：当全站仪精度为ms=2+2ppm, ma=1",后视基准点和监测断面的水平距离在50～150m,测站点距监测断面的水平距离为40～60m时,下沉值的监测精度可以达到0.43～0.68mm,收敛值的监测精度可以达到0.47～0.69mm。（4）通过不同精度全站仪监测隧道围岩变形的计算结果可知：当全站仪精度达到或者高于ms=2+2ppm, ma=2"时,监测隧道围岩变形的精度可以达到1mm以内。通过现场监测数据对比和精度计算分析,表明全站仪对边测量监测精度在允许范围内,测站位置更加灵活,提高了工作效率,可以和施工平行作业,监测效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外隧道围岩变形监测研究现状
• 1.2.1 近景摄影测量
• 1.2.2 多通道无线遥测
• 1.2.3 光纤监测技术
• 1.2.4 全站仪测量
• 1.3 本文研究的内容与方法
• 第二章 现场监控量测方案
• 2.1 依托工程概况
• 2.1.1 墩梁隧道工程概况
• 2.1.2 袁家砭隧道工程概况
• 2.2 监测的意义和目的
• 2.3 监测内容、方法与要求
• 2.3.1 监测的内容和方案
• 2.3.2 接触量测
• 2.3.3 非接触量测
• 2.3.4 监测测点的埋设与保护
• 2.3.5 监测仪器的基本要求
• 2.3.6 监测频率要求
• 2.3.7 数据采集和整理
• 第三章 现场监测结果及分析
• 3.1 拱顶下沉
• 3.1.1 拱顶下沉曲线汇总及分析
• 3.1.2 三种量测方法对比分析
• 3.1.3 拱顶下沉监测结果汇总及分析
• 3.2 净空收敛
• 3.2.1 净空收敛曲线汇总及分析
• 3.2.2 三种量测方法对比分析
• 3.2.3 净空收敛监测结果汇总及分析
• 3.3 小结
• 第四章 测量精度计算分析
• 4.1 误差传播定律及其应用
• 4.2 对边测量的精度估算公式
• 4.3 对边测量高差精度分析
• 4.3.1 测距精度的影响系数
• 4.3.2 测角精度的影响系数
• 4.3.3 测距精度和测角精度的综合影响
• 4.4 对边测量斜距精度分析
• 4.4.1 水平测线精度分析
• 4.4.2 斜测线精度分析
• 4.5 不同精度全站仪量测隧道变形的适用性
• 4.5.1 不同精度全站仪量测高差的适用性
• 4.5.2 不同精度全站仪量测斜距的适用性
• 4.6 本章小结
• 结论与建议
• 主要结论
• 进一步研究的建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 致谢