一种基于激光测距的大断面巷（隧）道收敛变形高效测量装置的研发及.PDF

　 一种基于激光测距的大断面巷（隧）道收敛变形 高效测量装置的研发及应用 １，２ ２， ２ ２ ２ 马春德 ，付　伟 ，王业顺 ，胡顺喜 ，周亚楠 （１．中南大学高等研究中心，湖南 长沙　４１００８３；２．中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙　４１００８３） 摘要：为保证大断面巷（隧）道收敛变形精确测量，研发了便捷式激光测距仪新装置，通过结构设计创新，新装置利用万向球云台替 代多轴连接杆，提高了发射接收装置的稳定性和校准能力，最终实现了原位测量；测点布置采用改进的十字型布置方式，增加ＢＥ 测量路线，形成五测点矩阵ＡＢＢ′ＣＥ；利用小变形原理和三角函数原理推导出了巷道收敛变形计算原理，分别得到了巷道两侧帮相 对中轴线的位移量和顶底板的位移量。由于客观因素导致测量数据存在误差，因此针对单次测量和多期测量分别进行误差处理， 采用测定值子样平均值来估计单次测量真值，多期测量采用半参数回归分析法消除误差。新型装置在贵州开阳磷矿下属马路坪矿 区得到了首次应用，对新开挖大断面巷道表面收敛变形进行长期监测，获得了该矿区深部软岩巷道的基本变形规律。 关键词：大断面巷道；收敛变形；便捷式激光测距仪；误差处理；原位测量；测量装置 ＤＯＩ：１０．３９７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－７４１Ｘ．２０１７．０３．００６ ＋ 中图分类号：Ｕ４５２．１７　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１６７２－７４１Ｘ（２０１７）０３－０２９８－０５ ＳｔｕｄｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡＨｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔＣｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ／Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＭｅａｓｕｒｉｎｇＤｅｖｉｃｅｆｏｒＴｕｎｎｅｌｓＢａｓｅｄｏｎＬａｓｅｒＰｒｉｎｃｉｐｌｅ １，２ ２， ２ ２ ２ ＭＡＣｈｕｎｄｅ ，ＦＵＷｅｉ ，ＷＡＮＧＹｅｓｈｕｎ，ＨＵＳｈｕｎｘｉ，ＺＨＯＵＹａ’ｎａｎ （１．ＡｄｖａｎｃｅｄＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｐｏｒｔａｂｌｅｌａｓｅｒｒａｎｇｅｆｉｎｄｅｒｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｏａｓｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ／ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｕｎｎｅｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅａｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄｔｈｅｉｎｓｉｔｕ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｒｅｐｌａｃｉｎｇｔｈｅｍｕｌｔｉａｘｉｓｊｏｉｎｔｌｅｖｅｒｂｙｕｎｉｖｅｒｓａｌｊｏｉｎｔ．Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｃｒｏｓｓｌａｙｏｕｔｍｏｄｅｉｓｕｓｅｄ ｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓ；ａｎｄＢＥｍｅａｓｕｒｉｎｇｌｉｎｅｉｓａｄｄｅｄ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ／ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ｔｕｎｎｅｌａｒｅｄｅｄｕｃｅｄｂｙｓｍａｌｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｔｒｉｇｏｎｏｍｅｔｒｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎ；ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｕｎｎｅｌ ｓｕｒｆａｃｅｓｉｄｅｓｔｏａｘｉａｌｌｉｎｅａｎｄｔｈａｔｏｆｔｕｎｎｅｌｒｏｏｆａｎｄｆｌｏｏｒａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｅｒｒｏｒｓｏｂｊｅｃｔｉｖｅｌｙｅｘｉｓｔｉｎｍｅａｓｕｒｉｎｇ； ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｅｒｒｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｈｏｕｌｄｂｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｓｉｎｇｌｅｐｏｉ