【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及隧道工程，特別涉及一種公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統。
技術介紹
1、隨著山嶺隧道不斷涌現，其地質條件較為復雜、多變；山嶺隧道施工過程中，安全步距范圍，即：二次襯砌與掌子面間僅有初期支護的段落，是影響工程安全、施工效率的重要區間。根據要求，對安全步距長度作了ⅳ級圍巖不得大于90m，v級及以上圍巖不得大于70m的規定。但實際施工過程中，受圍巖工程特性、圍巖產狀、水文地質條件、施工工藝工法等因素的影響，若按照圍巖等級，對安全步距做固定規定，不與監控量測的結果相結合進一步做動態調整，與當下主流施工方法“新奧法”的動態設計、施工理念相悖。
2、此外，根據要求，在支護施作完成后的15天內為1～2次/天進行洞內監控量測，過高的監測頻率，將影響施工組織，增大人力資源成本；同時1～2次/天的監測頻率，也不能及時、完整的反應初支位移的變化趨勢。在圍巖條件出現變化時，不能及時調整支護方案、安全步距等工程參數，無法獲得連續時間內的位移數據，以對位移數據進行分析，預測位移發展情況，進而采取應對工程措施。
3、綜上所述，如何在對施工影響較小的情況下，及時獲得安全步距范圍內位移監測數據，并根據位移數據，并對圍巖、支護位移狀態做出合理的分級評價，是提升施工效率，提出合理工程措施，保障工程安全的關鍵。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本專利技術提出一種公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統。
2、本專利技術采用的技術方案為：
3、一種公路隧道
4、所述圖像信息采集單元包括布設于二襯臺車前端的鏡頭與相機，以及若干沿縱斷面布設于初支的位移監測靶標、洞內光源；所述圖像信息分析單元包括圖像信息轉換器和位移數據分級評價處理器，圖像信息轉換器與相機和位移數據分級評價處理器數據傳輸連接，位移數據分級評價處理器與輸出單元數據傳輸連接。
5、進一步，安置于二襯臺車前端的鏡頭與相機，其與隧道軸線的相對位置不變，作為洞內變形監測的基準點；根據現場實際情況，按一定縱向間距布置的位移靶標；洞內光源向相機提供用于獲取圖像的光源。
6、進一步，所述圖像信息采集單元，獲取安全步距范圍內的洞內圖像信息；
7、所述圖像信息分析單元的圖像信息轉換器將鏡頭采集到的圖像信息，轉變為位移數據，形成各測點連續時間內的位移—時間曲線，并將位移—時間曲線傳輸至位移數據分級評價處理器；
8、所述圖像信息分析單元的位移數據分級評價處理器基于位移—時間曲線進行回歸分析，得出對支護位移狀態進行分級評價；
9、所述分析結果輸出單元輸出對支護位移狀態進行分級評價結果，供工程技術人員根據這些結果選擇相應的工程措施。
10、進一步，所述圖像信息分析單元得出對支護位移狀態進行分級評價的過程如下：
11、首先，基于位移—時間曲線進行回歸分析，得到位移—時間回歸函數；
12、位移—時間回歸函數：
13、u＝f(t)
14、式中，u表示位移，單位：m；f(t)為位移關于時間的函數形式，通過回歸分析得到，描述了隨時間變化的位移情況；t為時間，單位:s；
15、然后，根據回歸函數進一步得到位移速率變化趨勢函數和位移速率函數：
16、位移速率變化趨勢函數：
17、
18、式中，v′表示位移速率的變化率，即速率隨時間的變化量，單位：m/s2；表示對位移函數進行二階求導，反映位移速率的變化情況；表示時間的增量；
19、然后，根據回歸函數進一步得到位移速率變化趨勢函數和位移速率函數：
20、位移速率變化趨勢函數：
21、
22、式中，v′表示位移速率的變化率，即速率隨時間的變化量，單位：m/s2；表示對位移函數進行二階求導，反映位移速率的變化情況；表示時間的增量；
23、最后，依據位移速率變化趨勢函數和位移速率函數，對支護位移狀態進行分級評價。
24、一種公路隧道安全步距范圍內初支位移評價方法，該一種公路隧道安全步距范圍內初支位移評價方法基于上述的公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統，包括以下步驟：
25、步驟1，圖像信息采集單元，獲取安全步距范圍內的洞內圖像信息；
26、步驟2，圖像信息分析單元的圖像信息轉換器將鏡頭采集到的圖像信息，轉變為位移數據，形成各測點連續時間內的位移—時間曲線，并將位移—時間曲線傳輸至位移數據分級評價處理器；
27、步驟3，圖像信息分析單元的位移數據分級評價處理器基于位移—時間曲線進行回歸分析，得到位移—時間回歸函數u＝f(t)；根據回歸函數進一步得到位移速率變化趨勢函數以及位移速率函數：依據位移速率變化趨勢函數和位移速率函數，對支護位移狀態進行分級評價；
28、步驟4，分析結果輸出單元輸出對支護位移狀態進行分級評價結果，供工程技術人員根據這些結果選擇相應的工程措施。
29、進一步，步驟3中的對支護位移狀態進行分級評價，以及步驟4中工程技術人員根據這些結果選擇相應的工程措施，如下：
30、首先判斷洞周位移變化趨勢，當位移速率變化趨勢為增大時或不變時，即：圍巖評價為：圍巖不穩定；應對措施為：應根據實際工程情況采取特定的工程措施；
31、當圍巖位移速率變化趨勢為減小時，即：根據當下初支位移速率作進一步判定：
32、若位移速率大于1mm/d時，即：圍巖評價為：圍巖趨于穩定，但變形速率快，易致初支破壞；應對措施為：應采用加強措施，加強支護，限制圍巖變形；
33、若圍巖速率介于0.2mm/d與1mm/d之間時，即：圍巖評價為：圍巖趨于穩定，但變形速率較快，初支有破壞風險；應對措施為：可根據擬合位移—時間函數f(t)，預測在二次襯砌施作前的時間節點的累計位移，并根據最終將達到的位移采用相應的處理措施；
34、當位移速率小于0.2mm/d時，即：圍巖評價為：圍巖穩定；應對措施為：可不作處理。
35、本專利技術的有益效果是：
36、該公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統采用了機器視覺技術對初支變形進行觀測，保障了監測數據的及時性、完整性，且不對施工組織產生影響；該公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統采用位移-時間曲線回歸分析，獲得位移—時間函數，位移速率函數，位移速率變化趨勢函數，并將位移速率變形趨勢，位移速率，位移數值三個層次的指標結合，形成初支位移狀態綜合性分級評價方法。
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1.一種公路隧道安全步距范圍內初支位移分級評價系統，其特征在于：該公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統包括圖像信息采集單元、圖像信息分析單元和輸出單元；
2.根據權利要求1所述的公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統，其特征在于：安置于二襯臺車前端的鏡頭與相機，其與隧道軸線的相對位置不變，作為洞內變形監測的基準點；根據現場實際情況，按一定縱向間距布置的位移靶標；洞內光源向相機提供用于獲取圖像的光源。
3.根據權利要求1所述的公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統，其特征在于：所述圖像信息采集單元，獲取安全步距范圍內的洞內圖像信息；
4.根據權利要求3所述的公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統，其特征在于：所述圖像信息分析單元得出對支護位移狀態進行分級評價的過程如下：
5.一種公路隧道安全步距范圍內初支位移分級評價方法，該一種公路隧道安全步距范圍內初支位移評價方法基于權利要求1-4任一所述的公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的公路隧道安全步距范圍內初支位移評價方法
...【技術特征摘要】
1.一種公路隧道安全步距范圍內初支位移分級評價系統，其特征在于：該公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統包括圖像信息采集單元、圖像信息分析單元和輸出單元；
2.根據權利要求1所述的公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統，其特征在于：安置于二襯臺車前端的鏡頭與相機，其與隧道軸線的相對位置不變，作為洞內變形監測的基準點；根據現場實際情況，按一定縱向間距布置的位移靶標；洞內光源向相機提供用于獲取圖像的光源。
3.根據權利要求1所述的公路隧道安全步距范圍內初支位移評價系統，其特征在于：所述圖像信息采集單元，獲取安全步距范圍內的洞內圖...
【專利技術屬性】
技術研發人員：覃青松，雷華，王安民，李志厚，陳樹汪，李國鋒，武威，何俊，王麗軍，高鵬興，段曉彬，鄭勇，荀文杰，
申請(專利權)人：云南交投集團云嶺建設有限公司，
類型：發明
國別省市：
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