【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及隧道圍巖變形監測領域，具體涉及一種隧道圍巖變形自動化監測裝置及使用方法。
技術介紹
1、隧道采用鉆爆法方式開挖時，一般采用雙層支護，第一層為初期支護，由鋼架及噴射混凝土等組成，施工后允許其變形；第二層為二次襯砌，由鋼筋和模筑混凝土組成，施工后不允許其變形；初期支護區域一般變形較大，在軟弱圍巖等不良地質區域容易發生塌方等風險，故需要對頂部下沉和兩側水平收斂變形等進行監控量測。
2、目前施工隧道常規監控量測一般采用全站儀，在需要測量斷面的測點位置人工布設靶標(每個斷面約3～7個)，并采用全站儀進行人工測量，每個開挖面一般需專人測量1～2次/天，監測方式費時費力，同時由于時間間隔較長且采集數據的自動化處理水平較低，對于變形速率較快的不良地質地段無法實時預警。除此之外，部分施工隧道還采用了利用結構光原理的變形監測系統，通過在變形穩定區域設置測量主站，初支區域設置測量終端實現對圍巖變形的實時監測，但此系統需多個斷面布設測量終端，且隨著隧道開挖仍需專人挪動測量設備。上述現有技術均存在使用不便的問題，亟需改進。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種隧道圍巖變形自動化監測裝置及使用方法，通過在隧道初支部署，用于解決目前現有技術需要人工布設靶標或者專人挪動測量設備，費時費力，監測使用不便的問題。
2、為了實現上述目的，本專利技術采取了如下技術方案：
3、一種隧道圍巖變形自動化監測裝置，包括外殼、可伸縮吸盤、三維激光掃描儀、若干移動輪、若干風
4、所述外殼為中空的長方體結構，其下表面中心處開設有通孔，可伸縮吸盤位于外殼內部，其一端固定于外殼上表面內部中心處，另一端可通過外殼下表面開設的通孔伸出實現固定，三維激光掃描儀設置于外殼上表面的外部中央位置，若干風扇均勻設置于外殼的頂部和四周表面，動力模塊與移動輪、風扇電連接，為其啟停提供動力，控制及通訊模塊與三維激光掃描儀、外界處理系統通信連接，外界處理系統將控制指令傳輸給控制及通訊模塊，進而控制設備自行走，而控制及通訊模塊將三維激光掃描儀采集到的信息傳輸給外界處理系統。
5、進一步地，所述可伸縮吸盤包括伸縮部和固定吸盤，伸縮部內部為彈簧，外部為雙層不銹鋼殼，外側殼體與外殼焊接固定，內側殼體上部與彈簧端部固定，下部與固定吸盤固定，當控制彈簧伸縮時，內側殼體與固定吸盤同步伸縮，固定吸盤為漏斗形，橡膠材質。
6、進一步地，所述外殼的其中兩個相對側壁的外表面對稱固定有兩個把手，其位于外殼的2/3高度處。
7、進一步地，所述移動輪數量為四個，半嵌入在外殼底部。
8、進一步地，所述風扇嵌入在外殼表面，在其外部還設置有可通風的保護殼，保護殼材質與外殼相同。
9、一種如所述隧道圍巖變形自動化監測裝置的使用方法，包括以下步驟：
10、s1：裝置放置及固定：隧道開挖后，于初期支護區域分別放置三個隧道圍巖變形自動化監測裝置，裝置初始狀態依靠可伸縮吸盤固定；
11、s2：定位校準：三個裝置先利用仰拱處基準點進行自身定位，并互相間進行定位校準；
12、s3：測量：定位校準完成后，利用三維激光掃描儀對初支區域進行掃描并生成三維點云數據；
13、s4：傳輸與分析：利用控制及通訊模塊將點云數據實時傳輸至洞外數據處理系統，完成數據處理與分析，為現場施工時間提供依據，并對風險提供實時預警；
14、s5：自移動：隨著隧道開挖，洞外控制系統發送自行走指令，利用動力模塊、控制及通訊模塊控制三個自動化監測裝置回收可伸縮吸盤，并通過移動輪及風扇自行移動至目標位置，然后依靠可伸縮吸盤再次固定。
15、與現有技術相比，本專利技術至少包括以下有益效果：
16、本專利技術所提供的隧道圍巖變形自動化監測裝置可通過移動輪配合風扇實現自行移動，可伸縮吸盤實現自動固定，對隧道環境的適應性強且無需額外人力在洞內操作，人員投入更少，成本更低，還可不間斷采集變形數據，實時傳輸數據，推動了隧道施工智能化發展，具有廣泛的應用前景與推廣價值。
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1.一種隧道圍巖變形自動化監測裝置，其特征在于：包括外殼(7)、可伸縮吸盤(1)、三維激光掃描儀(2)、若干移動輪(3)、若干風扇(4)、動力模塊(5)和控制及通訊模塊(6)；所述外殼(7)為中空的長方體結構，其下表面中心處開設有通孔，可伸縮吸盤(1)位于外殼(7)內部，其一端固定于外殼(7)上表面內部中心處，另一端可通過外殼(7)下表面開設的通孔伸出實現固定，三維激光掃描儀(2)設置于外殼(7)上表面的外部中央位置，若干風扇(4)均勻設置于外殼(7)的頂部和四周表面，動力模塊(5)與移動輪(3)、風扇(4)電連接，為其啟停提供動力，控制及通訊模塊(6)與三維激光掃描儀(2)、外界處理系統通信連接，外界處理系統將控制指令傳輸給控制及通訊模塊(6)，進而控制設備自行走，而控制及通訊模塊(6)將三維激光掃描儀(2)采集到的信息傳輸給外界處理系統。
2.根據權利要求1所述的隧道圍巖變形自動化監測裝置，其特征在于：所述可伸縮吸盤(1)包括伸縮部(8)和固定吸盤(9)，伸縮部(8)內部為彈簧，外部為雙層不銹鋼殼，外側殼體與外殼(7)焊接固定，內側殼體上部與彈簧端部固定，下部與固
3.根據權利要求1所述的隧道圍巖變形自動化監測裝置，其特征在于：所述外殼(7)的其中兩個相對側壁的外表面對稱固定有兩個把手(10)，其位于外殼(7)的2/3高度處。
4.根據權利要求1所述的隧道圍巖變形自動化監測裝置，其特征在于：所述移動輪(3)數量為四個，半嵌入在外殼(7)底部。
5.根據權利要求1所述的隧道圍巖變形自動化監測裝置，其特征在于：所述風扇(4)嵌入在外殼(7)表面，在其外部還設置有可通風的保護殼，保護殼材質與外殼(7)相同。
6.一種如權利要求1-5任一所述隧道圍巖變形自動化監測裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種隧道圍巖變形自動化監測裝置，其特征在于：包括外殼(7)、可伸縮吸盤(1)、三維激光掃描儀(2)、若干移動輪(3)、若干風扇(4)、動力模塊(5)和控制及通訊模塊(6)；所述外殼(7)為中空的長方體結構，其下表面中心處開設有通孔，可伸縮吸盤(1)位于外殼(7)內部，其一端固定于外殼(7)上表面內部中心處，另一端可通過外殼(7)下表面開設的通孔伸出實現固定，三維激光掃描儀(2)設置于外殼(7)上表面的外部中央位置，若干風扇(4)均勻設置于外殼(7)的頂部和四周表面，動力模塊(5)與移動輪(3)、風扇(4)電連接，為其啟停提供動力，控制及通訊模塊(6)與三維激光掃描儀(2)、外界處理系統通信連接，外界處理系統將控制指令傳輸給控制及通訊模塊(6)，進而控制設備自行走，而控制及通訊模塊(6)將三維激光掃描儀(2)采集到的信息傳輸給外界處理系統。
2.根據權利要求1所述的隧道圍巖變形自動化監測裝置，其特征在于：所述可伸縮吸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹國棟，趙啟超，袁曄，郭敏，張雨，廖成，李宗建，徐燈飛，陳志遠，陳霄漢，符亞鵬，
申請(專利權)人：中鐵第一勘察設計院集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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