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【摘 要】本文提出一种用于高速公路施工第三方监测的无接触测量方法.此法省去在隧道施工断面布设监测点,因而可减少占用隧道施工时间,也有利于安全.本研究的理论基础是交会双免三维坐标测量方法;交会及时利用全站仪角度测量功能来实现测量目标物坐标的功能;双免既是免仪器高、觇标高,目的是减少量取仪器高和目标高所带来的误差影响;三维坐标测量,即测量最后结果是三维数据.
【关 键 词 】无接触;监测;高速公路
0 前言
随着高速公路施工,大断面设计比较多,因此隧道断面的监测方法也应随着变化.与传统的拱顶下沉、边墙位移监测方法比较,对于大断面的隧道而言,利用水准仪、收敛仪进行监测显得比较笨拙.本文提出无接触的隧道监测方法,可以较好地替代上述传统方法.
1.监测方法
本次研究在A、B两点上分别安置仪器,首先利用精密水准仪测定出A、B两点间的高差;PB为在B上竖立的水准标尺,读取水准标尺上P处所对应的竖直角度δ,根据下述公式可求出A点的仪器高度:
hAB等于SABtanδ+i-v
图1 双免观测示意图
利用灰色理论对监测数据进行分析,它与统计方法有本质的区别.在经典的统计学中,总体的样本信息是越多越好,据此来进行比较精确的推断和检验.而利用灰色系统理论建模允许样本的数据很少(仅需4个),就能揭示系统的内部联系.灰色模型以GM(1,1)模型为主,在建模的过程中,主要是应用最小二乘估计,也就是在计算时遵循残差的平方和最小的原则.当数据服从正态分布时,最小二乘估计有最优的统计性质,即它是最优无偏估计.但对于利用小数量数据建模的灰色理论来说,时常会遇到灰色模型的一次模型精度达不到建模要求.在建模精度达不到要求时,通常是采用GM(1,1)残差模型,即是利用建立模型后计算得到的残差重新建立残差灰色模型.
设X(0)为非负序列:
X(0)等于(x(0)(1),x(0)(2),等,x(0)(n))
其中x(0)(k)≥0,k等于1,2,等,n;
X(1)为X(0)的1-AGO序列:
X(1)等于(x(1)(1),x(1)(2),等,x(1)(n))
其中x(1)(k)等于x(i),k等于1,2,等,n;
Z(1)为X(1)的紧邻均值生成序列:
Z(1)等于(z(1)(2),z(1)(3),等,z(1)(n))
其中z(1)(k)等于0.5x(1)(k)+0.5x(1)(k-1),k等于2,3,等,n.
称+ax等于b为灰色微分方程
x(0)(k)+az(1)(k)等于b
的白化方程.
将灰色微分方程x(0)(k)+az(1)(k)等于b写成矩阵形式是:
Y等于B
其中
Y等于x(2)x(3)┇x(n) B等于-z(2) 1-z(3) 1 ┇ ┇-z(n) 1 等于ab
在满足εTε等于min(ε等于Y-B)的前提下,即利用最小二乘估计得到参数:
等于(BTB)-1BTY
则有:
(1)白化方程+ax等于b的解也称为时间响应函数为:
x(0)(t)等于(x(1)(0)-)e+
(2)灰色微分方程x(0)(k)+az(1)(k)等于b的时间响应序列为:
(1)(k+1)等于(x(1)(0)-)e+
其中K等于1,2,等n
(3)取x(1)(0)等于x(0)(1),则有模拟值序列为:
(1)(k+1)等于(x(0)(1)-)e+
其中K等于1,2,等n
(4)还原值为:
(0)(k+1)等于α(1)(1)(k+1)等于(1)(k+1)-(1)(k)
其中K等于1,2,等n
2.结语
本研究所研究的无接触智能隧道第三方监测技术,正是在总结前人工作的基础上所提出的.之所以提出该方法的研究,也是从公路隧道的实际情况出发,结合具体的工作条件来制定的.结合自身的特点,选取合适的监测方案.
对于第三方监测技术在地铁施工中已经很成熟,并且在地铁建设中发挥其应有的作用.现在将第三方监测技术引入到公路隧道施工中来,也是一个较好的尝试.随着国家对于基础设施的建设力度的加大,无接触智能隧道第三方监测技术必然会在隧道施工中体现其先进性.
【参考文献】
[1]赵同龙,等.前方交会三角测高法变形监测研究[J].山东建筑大学学报,2010.
[2]周奇才,等.地铁隧道形变监测系统断面数据采集的建模及算法研究[J].测控技术,2010.
[3]魏玉明,等.三维前方交会在高层建筑物形变监测中的应用[J].矿山测量,2009.
[责任编辑:陈双芹]