隧道監(jiān)控量測的位移非接觸量測系統(tǒng)方法報告

目錄1、概述12、監(jiān)控量測方法22.1接觸量測2量測內(nèi)容22.1.2量測方法32.2非接觸量測42.3小結(jié)53、非接觸量測方法介紹53.1全站儀自由設(shè)站方式6工作原理6誤差影響因素和精度73.1.3觀測儀器83.1.4目前存在問題93.1.5小結(jié)93.2近景攝影測量103.2.1普通相機近景攝影10數(shù)字近景攝影測量113.2.3近景攝影量測存在問題133.3巴賽特收斂系統(tǒng)133.3.1工作原理133.3.2存在問題143.4激光斷面儀非接觸量測143.4.1測量原理143.4.2存在問題153.5新3-D隧道測量系統(tǒng)153.6小結(jié)164、幾種非接觸量測方法的比較164.1操作過程164.2適應(yīng)條件174.3主要監(jiān)測領(lǐng)域184.4誤差和精度194.5經(jīng)濟適用性204.6小結(jié)205、結(jié)論235.1結(jié)論235.2本課題研究的內(nèi)容231、概述隧道工程是一門快速發(fā)展中的年輕學(xué)科，近年來，隨著世界科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸、水利、水電、采掘、城市地下交通及空間利用等，對隧道工程在數(shù)量、質(zhì)量和難度上提出了更高的要求，大規(guī)模的地下工程、公（鐵）路隧道的修建，大大促進(jìn)了隧道設(shè)計和施工技術(shù)的進(jìn)步，同時，根據(jù)隧道工程自身的特點，其設(shè)計理論和施工方法得到了不斷的完善，從施工方法來說礦山法逐漸由新奧法所代替。新奧法自20世紀(jì)50年代由奧地利學(xué)者臘布希維茲（L.V.Rabcewicz）教授提出了以后，逐漸在歐州、美國和日本等許多西方發(fā)達(dá)國家的隧道與地下工程中獲得極為迅速的發(fā)展，已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)的標(biāo)志之一。我國近30多年來，通過科研、設(shè)計、施工相結(jié)合，在多座公（鐵）路隧道工程修建中，根據(jù)中國的特點成功地應(yīng)用了新奧法，取得了較多的經(jīng)驗，積累了大量的數(shù)據(jù)，現(xiàn)已進(jìn)入普遍推廣使用階段。目前，新奧法幾乎成為在軟弱的破碎圍巖地段修建隧道的一種基本方法，技術(shù)經(jīng)濟效益顯著。新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)原理，以維護(hù)和利用圍巖的自穩(wěn)能力為基點，將錨桿和噴射混凝土集合在一起作為主要支護(hù)手段，及時進(jìn)行支護(hù)，以便控制圍巖的變形與松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，形成了以錨桿、噴射混凝土和隧道圍巖為三位一體的承載結(jié)構(gòu)，共同支承山體壓力。新奧法施工的基本原則：少擾動、早錨噴、勤量測、緊封閉。其中一項原則就是勤量測，通過對圍巖與支護(hù)的現(xiàn)場量測，及時反饋圍巖—支護(hù)復(fù)合體的力學(xué)動態(tài)及其變化狀況，為二次支護(hù)提供合理的架設(shè)時機；通過監(jiān)控量測及時反饋的信息來指導(dǎo)隧道和地下工程的設(shè)計與施工。因此，隧道施工監(jiān)控量測是現(xiàn)代隧道及地下工程理論的重要標(biāo)志之一，也是掌握圍巖動態(tài)變化過程的手段和進(jìn)行工程設(shè)計、施工的依據(jù)。作為新奧法施工的一項重要內(nèi)容，它既是施工安全的保障措施，又是優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力、降低材料消耗的重要手段。大量的工程實踐證明，量測手段配合其它測量工作，能使設(shè)計、施工達(dá)到更滿意的效果，對提高工效、降低成本、保證安全均有非常重要的作用。正在建設(shè)中的六安至武漢高速公路安徽段地處皖西大別山區(qū)，是國家重點公路上海至武威公路的重要支線，是連接華東與中、西部地區(qū)的交通大通道，與國道105、國道312、省道318、省道210、省道209一起，形成大別山區(qū)公路網(wǎng)的骨架。本工程的實施，使得大別山腹地增加一條快捷、安全的陸路大通道。對安徽省乃至國家公路網(wǎng)的完善均起著積極的促進(jìn)作用；另外，本工程的交通戰(zhàn)備與戰(zhàn)略地位也十分重要，其實施使得南京與武漢之間增加一條快捷、安全的戰(zhàn)備通道。本工程起自霍丘縣大顧店，接在建的合肥經(jīng)六安至葉集高速公路，自東北向西南途經(jīng)金寨縣的江店、洪沖、槐樹灣、古碑、丁埠、斑竹園，止于安徽省與湖北省省界長嶺關(guān)，接擬建的六安至武漢公路湖北段，路線經(jīng)過丘陵崗地、山嶺重丘等各種地形地貌，按四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，全封閉，全立交，設(shè)計車速100km/h，路基寬26m，全長約90.km。沿線地形自K18＋300～終點為中低山區(qū)，屬于大別山區(qū)，地形陡峭，起伏劇烈，路線區(qū)域標(biāo)高在200m以上，高差50m～150m。該段共有8處隧道，其中7處分離式隧道，左、右線共長18852m，1處連拱隧道，長度為269m。在六武高速公路上，南嶺隧道長2045m，屬于長隧道，新開嶺隧道長3229m，屬于特長隧道，隨著掌子面的不斷推進(jìn)，現(xiàn)場監(jiān)控量測工作的難度越來越大，需要的量測時間越來越長，對施工干擾也越來越大，特別是收斂量測，更是困難重重，為此，需要開發(fā)出一套快速量測系統(tǒng)。2、監(jiān)控量測方法2.1接觸量測2.1.1量測內(nèi)容接觸量測的主要量測內(nèi)容為拱頂下沉量測和凈空收斂量測。①拱頂下沉量測隧道拱頂內(nèi)壁的絕對下沉量稱為拱頂下沉值，單位時間內(nèi)拱頂下沉值稱為拱頂下沉速度。其測點布置位于收斂量測同一斷面內(nèi)，拱頂下沉量測也屬位移量測，對于埋深較淺、固結(jié)程度低的地層，水平成層的場合，這項量測比收斂值量測更為重要，其量測數(shù)據(jù)是判斷支護(hù)效果，指導(dǎo)施工工序，保證施工質(zhì)量和安全的最基本的資料。②凈空收斂隧道圍巖周邊各點趨向隧道中心的變位稱為凈空收斂，隧道收斂位移量測主要是指對隧道壁面兩點間水平距離的變形量的量測即隧道周邊兩點的相對位移。2.1.2量測方法(1)拱頂下沉量測采用鋼掛尺和水準(zhǔn)儀進(jìn)行。在量測斷面的拱頂埋設(shè)測點，將鋼尺或收斂計掛在拱頂測點作為標(biāo)尺，后視點可設(shè)在穩(wěn)定襯砌上，用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，通過計算求出連續(xù)兩次量測的拱頂高程，將前后兩次量測的數(shù)據(jù)相減得拱頂下沉值，如圖2-1。如拱頂下沉值為正，則表示拱頂下沉；若拱頂下沉值為負(fù)，表示拱頂向上位移。圖2-1拱頂下沉量測示意圖(2)凈空收斂量測圍巖凈空位移量測傳統(tǒng)上采用機械式或機械-電子式收斂計等接觸方法進(jìn)行,測量時將收斂計一端萬向頭掛靠于測點上，另一端萬向頭掛于另一測點，旋動測微器，通過觀察視窗觀察刻度線，使張力調(diào)整到固定拉力，記下鋼尺讀數(shù)加上測距微讀數(shù)，即得測點相對位移值，隧道內(nèi)測線布置如圖2-2所示。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的收斂計種類很多，應(yīng)當(dāng)根據(jù)隧道跨度的不同和各隧道所要求的量測精度的不同來選擇。收斂值是指已知兩測點間在某一時間段內(nèi)距離的改變量。令t1時刻觀察值為L1，t2時刻觀測值為L2，則收斂值△u=L1-L2，此值除以時間差△t=t2-t1,即為收斂速度。必須指出，前后兩次觀測時的量測方法相同，即收斂計懸掛方向相同，鋼尺張緊力調(diào)整過程相同，這樣可以消除儀器懸掛、調(diào)整張力等系統(tǒng)讀數(shù)，以利提高量測精度。傳統(tǒng)的接觸量測方法具有成本低、簡便可靠、能適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點，但對施工干擾大，人為因素對測量精度影響較大，測量速度慢，越來越難以滿足隧道特長、大跨、施工快速、安全等要求。圖2-2圍巖變形監(jiān)測測線布置常規(guī)的接觸量測有以下問題：A、監(jiān)控量測工作難度大，由于隧道高度大，拱腳部位的收斂往往無法量測，拱頂掛尺也非常困難；B、量測時間長，施工干擾大，雖然監(jiān)控量測已作為一道工序被安排在施工組織設(shè)計中，但還是希望時間越短越好；C、對于大斷面隧道，如緊急停車帶，接觸量測幾乎不可能，即使勉強能夠?qū)嵤?，量測精度也差，而這些段落往往是施工最危險段落。2.2非接觸量測近年來，特長隧道、大跨度隧道日益增大，施工方法多變，這給隧道周邊位移量測帶來了不同程度的困難，并對位移量測方法和精度提出更高的要求。為此，最近發(fā)展了非接觸量測技術(shù)，目前主要包括：全站儀自由設(shè)站非接觸量測，近景攝影量測，巴賽特收斂系統(tǒng)量測，激光斷面儀量測。非接觸監(jiān)測是指在不接觸被測目標(biāo)點的情況下，獲取被測點的空間位移信息的方法。通過量測得到隧道內(nèi)周邊某點的三維坐標(biāo)X，Y，Z，以便分析其三維絕對位移△X，△Y，△Z；同時也可通過兩點的三維坐標(biāo)，計算洞內(nèi)的收斂位移，其精度也能滿足隧道測量的要求。三維非接觸式圍巖凈空位移量測技術(shù)，對施工干擾小、測量速度快、測量精度高，特別是對于大跨、特長隧道，更能顯示出其方便、準(zhǔn)確、靈活、快速、適應(yīng)性強的優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)的接觸式量測方法的缺點。隨著隧道施工深入，三維非接觸式圍巖量測技術(shù)會逐步完善成熟，必定在隧道施工中得到全面推廣應(yīng)用。2.3小結(jié)對非接觸量測方法(全站儀自由設(shè)站方式、近景攝影測量方式、巴塞特收斂系統(tǒng)、激光斷面儀方式)進(jìn)行調(diào)研，分析其工作原理、工程適用條節(jié)以及精度的影響因素，為在六武高速公路上特長隧道(例如新開嶺隧道長3229m)，選出更方便和更精確的測量方法，以提高施工速度和安全性，同時，對信息化施工提拱更及時、準(zhǔn)確的參考資料。主要內(nèi)容包括：基于全站儀的非接觸量測，分析其測量原理和精度的影響因素。對近景攝影測量方式、巴塞特收斂系統(tǒng)、激光斷面儀方式的測量原理和精度的影響因素以及適用條件進(jìn)行分析。以上幾種非接觸量測方法進(jìn)行比較研究，選出適合六武高速公路上隧道的非接觸量測方法，并運用到工程實際中。3、非接觸量測方法介紹傳統(tǒng)的方法是采用專門的鋼尺收斂計，由人工在隧道開挖斷面上的監(jiān)控點上量取。量測時須多人配合，對鋼尺施加規(guī)定的拉力，記錄施測時的溫度以便對尺長進(jìn)行修正。該方法計算繁瑣，不便對測量數(shù)據(jù)、計算結(jié)果進(jìn)行分析和管理，量測效率低、勞動強度大。盡管收斂計本身的讀數(shù)精度很高，但在量測過程中，受到設(shè)備安裝等各種因素的限制，實際精度容易受人為因素制約和影響。同時，隨著隧道工程的發(fā)展，隧道設(shè)計凈空不斷增大，這種方法的弱點越來越明顯，與施工相互干擾；量測質(zhì)量不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生人為誤差，難以保證施工安全；量測速度慢，當(dāng)隧道跨度大于15m時，由于鋼尺的抖動、拉伸、溫差、自重等因素及工作條件惡化使測量難以進(jìn)行，這些缺點使鋼尺式收斂計難以滿足隧道快速、大跨、安全施工的技術(shù)要求。因此，研究和探索在隧道施工條件下，用非接觸量測的方法對隧道圍巖變形進(jìn)行量測、分析和預(yù)報的實用系統(tǒng)，成為國內(nèi)外隧道工程界研究和關(guān)注的課題，具有重要的社會和經(jīng)濟價值。目前，已經(jīng)應(yīng)用和正處于實驗室研發(fā)階段的非接觸量測方式，主要有：全站儀自由設(shè)站法、近景攝影測量法、巴賽特收斂系統(tǒng)、激光斷面儀等非接觸量測方法。3.1全站儀自由設(shè)站方式3.1.1工作原理隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全站儀在工程施工測量中得到了普及，大大提高了測量的精度和速度，特別是近幾年來，全站儀應(yīng)用自動精確照準(zhǔn)、鎖定跟蹤聯(lián)機控制、免棱鏡測距等許多新技術(shù)，給隧道測量工作帶來了一場技術(shù)革命，為圍巖凈空位移量測提供了新的量測工具和技術(shù)手段。全站儀三維非接觸圍巖凈空位移量測新技術(shù)，其基本原理是利用全站儀自由設(shè)站遠(yuǎn)距離測量點位不同時段的三維坐標(biāo)，將測量數(shù)據(jù)輸入算機通過軟件進(jìn)行后處理，最后輸出測點的三維位移矢量或測點相對收斂值，準(zhǔn)確、快速地為施工提供參考數(shù)據(jù)。全站儀自由設(shè)站測量和反射模片粘貼示意圖，如圖3-1所示。（a）（b）圖3-1全站儀測量示意圖全站儀自由設(shè)站三維觀測原理，是從任意測站點觀測已知點的方向和距離，通過極坐標(biāo)法算出該測站儀器中心的坐標(biāo)，并以此推算出其余被測點的坐標(biāo)，然后運用坐標(biāo)變換原理算出這些測點在某一統(tǒng)一坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。由于隧道圍巖位移觀測的特殊性，儀器安置要求不影響隧道施工，所以采用自由設(shè)站法，既可避免由于人為測量儀器高、儀器對中達(dá)不到圍巖變形測量的精度，又不影響施工，而且設(shè)站靈活。3.1.2誤差影響因素和精度測量儀器、觀測者、外界條件三方面的因素是引起誤差的主要來源，因此，我們把這三方面的因素綜合起來稱為觀測條件。不難想象，觀測條件的好壞與觀測成果的質(zhì)量有著密切的聯(lián)系。當(dāng)觀測條件好一些時，觀測中所產(chǎn)生的誤差平均說來就可能相應(yīng)地小一些，因而觀測成果的質(zhì)量就會高一些。反之，觀測條件差一些時，觀測成果的質(zhì)量就會低一些。如果觀測條件相同，觀測成果的質(zhì)量也就可以說是相同的。所以說，觀測成果的質(zhì)量高低也就客觀地反映了觀測條件的優(yōu)劣。但是，不管觀測條件如何，在整個觀測過程中，由于受到上述種種因素的影響，觀測的結(jié)果就會產(chǎn)生這樣或那樣的誤差。從這一意義上來說，在測量中產(chǎn)生誤差是不可避免的。當(dāng)然，在客觀條件允許的限度內(nèi)，測量工作者可以而且必須確保觀測成果具有較高的質(zhì)量。1.測量儀器近年來，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，全站儀在測量領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，全站儀的型號、精度、廠家不一，但他們的測量原理是一致的，同時影響測量誤差和精度的因素是相似的。觀測量的觀測誤差的大小對測點坐標(biāo)的精確程度有很大的影響，對全站儀來說水平方向角H，豎直角V，斜距S為三個觀察量，提高它們的精度，減少各自的觀察中誤差是必要的，所以在量測時應(yīng)選擇質(zhì)量好、精度高的全站儀，以便提高測量結(jié)果的精度。如表3-1所示，幾種不同型號的全站儀。表3-1不同型號全站儀2.觀測人員隧道位移監(jiān)測時，聘用高素質(zhì)和技能的測量人員是非常必要的。測量人員責(zé)任心強、技術(shù)嫻熟、細(xì)心，能構(gòu)大大提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度和工作效率。3.觀測條件觀測條件的好壞直接影響測量結(jié)果的精度。近年來，特長隧道和大跨度隧道日益增多，施工難度增大，隧道內(nèi)的工作條件差。例如，隧道采光條件差；隧道內(nèi)灰塵大，能見度低；現(xiàn)場的反射模片被擾動等因素，不僅影響全站儀測量精度而且增加測量時間。全站儀自由設(shè)站量測隧道三維位移的精度研究，受到了不少研究人員的重視，通過結(jié)合高精度三維測量方法和合適的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，提出全站儀雙站自由設(shè)站三維坐標(biāo)非接觸量測、單站獨立坐標(biāo)測線、雙站獨立坐標(biāo)測線等理論和方法，設(shè)計制作專門的測量反射標(biāo)志膜片保護(hù)裝置，保證監(jiān)測成果的精度和可靠性，使測量點位精度可≤1mm，達(dá)到了隧道圍巖變形監(jiān)測的技術(shù)要求。雖然不少學(xué)者對全站儀的精度分析做了一些研究，但是對全站儀的誤差影響因素和誤差控制沒有進(jìn)行系統(tǒng)的實驗和分析，尤其是對隧道測點的絕對三維坐標(biāo)的測量，還沒有提出系統(tǒng)的誤差控制方法，所以，需要對全站儀自由設(shè)站的誤差影響因素和誤差控制方法進(jìn)行研究。3.1.3觀測儀器1、系統(tǒng)組成系統(tǒng)的組成系統(tǒng)統(tǒng)主要由全全站儀(LeiccaTCRRA,11101、1102系列)、臺式PCC電腦或便便攜式計算算機、打印印機、全站站儀機載軟軟件、后處處理軟件、反反射膜片等等組成。系系統(tǒng)的組成成及原理見見圖3-2圖3-2全站儀非接觸量量測系統(tǒng)2、功能和特點系統(tǒng)作業(yè)時可自自由設(shè)站，無無需在隧道道中心安置置儀器，雙站測量量時，在隧道兩兩邊設(shè)站即即可。不干干擾施工，操作簡便便，提供數(shù)據(jù)據(jù)及時，能滿足隧隧道工程施施工的不同同需要。系統(tǒng)能提供圍巖巖收斂計算算結(jié)果、位位移實測曲曲線、統(tǒng)計計回歸曲線線和速率分分析比較、位位移速率和和預(yù)測預(yù)報報結(jié)果,相應(yīng)圖形形自動繪制制和顯示。當(dāng)當(dāng)圍巖收斂斂位移或速速率超過限限差時，系統(tǒng)將發(fā)發(fā)出警告預(yù)預(yù)報,及時地為為隧道的安安全施工和和施工組織織提供直接接依據(jù)。同同時，系統(tǒng)還提提供了數(shù)據(jù)據(jù)庫查詢，可對隧道道斷面上的的水文地質(zhì)質(zhì)情況及其其他屬性數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行查查詢分析。為為發(fā)揮全站站儀一機多多用的潛力力，本系統(tǒng)還還同時開發(fā)發(fā)了斷面測測量、炮眼眼放樣等多多種功能。3.1.4目前存在問題目前，全站儀自自由設(shè)站非非接觸量測測方法研究究雖然取得得了一些成成果并在一一些實際工工程中得到到了應(yīng)用，但但是沒有形形成一個系系統(tǒng)化的量量測方法，以以及科學(xué)化化的判定圍圍巖穩(wěn)定性性判定方法法。主要存存在以下問問題：1.對全站儀的精度度影響因素素和誤差控控制方法沒沒有全面的的進(jìn)行研究究分析，且且測量的數(shù)數(shù)值的準(zhǔn)確確性沒有得得到可靠的的驗證。2.目前，全站儀自自由設(shè)站量量測主要還還是對隧道道內(nèi)的收斂斂進(jìn)行量測測，分析隧隧道內(nèi)各點點的相對位位移，對隧隧道內(nèi)測點點的絕對位位移即三維維位移量測測分析較少少。3.對于全站儀量測測的測點三三維坐標(biāo)值值，用來分分析隧道的的穩(wěn)定性，目目前還沒有有一個定量量的判定基基準(zhǔn)和科學(xué)學(xué)的評價方方法。4.為了達(dá)到全站儀儀自由設(shè)站站量測快速速、精確的的要求，利利用計算機機的便利，通通過編程應(yīng)應(yīng)實現(xiàn)其現(xiàn)現(xiàn)代化。3.1.5小結(jié)調(diào)研表明，用全全站儀進(jìn)行行隧道施工工階段圍巖變變形監(jiān)測在在技術(shù)上是是可行的，其其自動化程程度高，操操作簡便，只只需對儀器器給出少量量指令，即即可自動完完成對目標(biāo)標(biāo)的觀測和和數(shù)據(jù)采集集，然后由由計算機進(jìn)進(jìn)行所有的的后處理工工作，包括括對測量數(shù)數(shù)據(jù)的存儲儲、分析計計算、預(yù)測測預(yù)報、管管理和輸出出。減少了了因手工操操作而引起起的人為誤誤差，系統(tǒng)統(tǒng)精度高，滿足隧道變形監(jiān)測精度要求，很好地適應(yīng)了隧道開挖中惡劣的施工條件，達(dá)到了及時反饋信息的目的。由于為自由設(shè)站，所以進(jìn)行隧道三維位移量測時，實用條件廣泛，特別是對于大跨度公路隧道、地下鐵道、海底隧道等隧道量測中具有明顯優(yōu)勢，不僅滿足測量精度，同時減少了施工的干擾，提高了工作效率，為隧道施工圍巖變形監(jiān)測的非接觸量測和自動化開拓了新的途徑。由于上述優(yōu)點，全全站儀自由由設(shè)站方法法，目前，在在許多特長長、大跨隧隧道中得到到應(yīng)用，但但其精度的的影響因素素和誤差控控制方法還還沒有得到到解決，所所以，目前前，全站儀儀大多僅用用于隧道周周邊收斂量量測，沒有有實現(xiàn)周邊邊測點絕對對三維位移移量測。同同時，缺少少科學(xué)的判判定基準(zhǔn)和和判定方法法來實現(xiàn)隧隧道圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性判斷斷，所以，需需要對存在在的問題進(jìn)進(jìn)行不斷的的研究，使使其實現(xiàn)系系統(tǒng)化、科科學(xué)化和現(xiàn)現(xiàn)代化。3.2近景攝影測量基本原理：近景景攝影是對對不能接近近或不能進(jìn)進(jìn)行常規(guī)直直接量測的對象，用用攝影機或或普通照相相機從不同同攝影站(線兩端點)分別攝影影，或用兩兩架同樣攝攝影機進(jìn)行行同時攝影，獲獲取主體像像對，然后后在立體測測圖儀上測測繪出究對對象的線劃劃圖；或者者用解析法法建立數(shù)字字模型以得得數(shù)據(jù)成果果，據(jù)以研研究和分析析問題。3.2.1普通相機近景攝攝影1.普通照相機攝影影該技術(shù)手持普通通相機，不不設(shè)固定攝攝站，在隧隧道內(nèi)不同同位置對被被測斷面進(jìn)進(jìn)行拍照，可可在整個面面上布設(shè)多多個(幾十個都都可)變形觀測測點，放一一、二把基基尺；拍照照后將相片片或負(fù)片掃掃描成數(shù)字字圖形輸入入計算機，用用鼠標(biāo)量測測像坐標(biāo)(也可用坐坐標(biāo)量測儀儀量測相片片)，輸入幾幾個參數(shù)后后，計算機機自動算出出各變形點點的物空坐坐標(biāo)。各次次觀測攝站站和基尺位位置可以任任意選擇，但但變形點的的編號不能能變更，計計算機能自自動識別產(chǎn)產(chǎn)生位移的的標(biāo)志點，并并使其各期期坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一致，算算出各變形形點的三維維位移矢量量(其工作流流程4-1所示)。設(shè)置變形點標(biāo)志、放置基尺設(shè)置變形點標(biāo)志、放置基尺照明拍照沖洗相片、掃描輸入計算機輸入?yún)?shù)鼠標(biāo)量測各像點相片坐標(biāo)計算并輸出各點物空坐標(biāo)位移分析并輸出各點三維位移矢量輸出各點、基尺、設(shè)站位置圖圖4-1普通相機近景攝攝影工作程程序目前，對手持普普通相機自自由設(shè)站攝攝影測量做做了大量的的研究，該該監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)由圖像量量測系統(tǒng)，立立體重建計計算系統(tǒng)、位位移分析系系統(tǒng)和位移移及變形的的繪圖系統(tǒng)統(tǒng)四個子系系統(tǒng)組成。通通過現(xiàn)場實實驗和室內(nèi)內(nèi)實驗，分分析得出其其精度可到到達(dá)1.55mm。2.該方法的優(yōu)優(yōu)點為：①外業(yè)工作簡單、快快捷、人員員作業(yè)安全全，對施工工進(jìn)展影響響小，(外業(yè)拍照照時間僅為為機械式收收斂量測時時間的1/100)。②內(nèi)業(yè)測算工作可可全部實現(xiàn)現(xiàn)計算機程程序運行，計計算手段先先進(jìn)，操作作便于掌握握稍有一定定計算機操操作基礎(chǔ)的的人便可操操作運行，并并且計算精精度高，數(shù)數(shù)據(jù)可靠。③.能及時、全面、客客觀地反映映斷面各點點及整個隧隧道的變形形動態(tài)。3.該方法的缺缺點①對隧道內(nèi)的光線線要求高，拍拍照時必須須保證洞內(nèi)內(nèi)采光；②攝影圖像必須包包含整個斷斷面，但是是，對于大大斷面開挖挖很難實現(xiàn)現(xiàn)；③對沖洗照片的質(zhì)質(zhì)量沒法控控制，沖洗洗后的照片片必須清晰晰才能構(gòu)進(jìn)進(jìn)行圖形分分析，否則則很難保證證測量結(jié)果果的準(zhǔn)確性性，對于洞洞內(nèi)有灰塵塵的情況很很難保證圖圖像的清晰晰度；4.精度的影響因素素洞內(nèi)內(nèi)采光；像像標(biāo)的圖形形和色彩；；布設(shè)標(biāo)志志、標(biāo)尺的的不合理引引起的鏡頭頭畸變；圖圖像的清晰晰度；鼠標(biāo)標(biāo)設(shè)定相片片測點不精精確性等因因素。根據(jù)據(jù)精度影響響因素可知知，在現(xiàn)在在的大跨、特特長隧道中中，普通相相機很難實實現(xiàn)位移精精確量測。3.2.2數(shù)字近景攝影測測量隨著科技的進(jìn)步步和發(fā)展，利利用數(shù)碼相相機和計算算機圖像處處理技術(shù)對對隧道圍巖巖變形收斂斂進(jìn)行量測測的方法正正在迅速的的發(fā)展，這這種方法統(tǒng)統(tǒng)稱數(shù)字近近景攝影測測量。國外，在此項技技術(shù)方面的的研究要早早于國內(nèi)。從90年代開始，日本就采用圖像處理技術(shù)進(jìn)行隧道斷面形狀、變形的測試等等。如日本的京都大學(xué)，提出的用數(shù)值相機進(jìn)行隧道凈空收斂量測的研究成果，其精度可以達(dá)到1mm，滿足了隧道凈空收斂量測的要求。1.測量原理最近開發(fā)的利用用攝影測量量法進(jìn)行隧隧道凈空的的收斂量測測，基本的的測定原理理是基于空空間交線法法。測定時時，在隧道道側(cè)壁上設(shè)設(shè)置測點，對對某一空間間的同一個個測點，利利用兩臺或或多臺數(shù)值值相機及其其相應(yīng)的附附屬配件從從各種方向向進(jìn)行覆蓋蓋攝影，至至少根據(jù)兩兩個己知控控制點的坐坐標(biāo)，來解解求出目標(biāo)標(biāo)待測點的的三維坐標(biāo)標(biāo)。此方法法的發(fā)展就就是圖像三三角測量法法。為了獲獲取高質(zhì)量量的圖像，數(shù)數(shù)值相機上上裝備有強強力的閃光光燈，并有有專用的校校正測點的的調(diào)節(jié)裝置置。2.攝影方式攝影方式主要采采用兩種，一一種是將數(shù)數(shù)值相機安安裝在全站站儀上，進(jìn)進(jìn)行全方位位的攝影，如圖4-2，另一種種是用2臺~3臺數(shù)值相相機同時進(jìn)進(jìn)行攝影如如圖4-3。圖4-2全站儀與數(shù)值相相機組合攝攝影示意圖圖圖4-3多臺數(shù)值相機攝攝影示意圖圖3.圖像分析方式1)在國外，主要是是日本，把把攝制的圖圖像用精密密的比較儀儀進(jìn)行解析析。從測定定結(jié)果來看看，精度在在0.3mmm～0.5mmm，時間是一一個斷面約約30~440分鐘。該該方法在Lotsschbeerg隧道、Adleer隧道等都都取得了很很好的成果果。2)在國內(nèi)，西南交交通大學(xué)對對數(shù)值相機機在隧道量量測中的應(yīng)應(yīng)用作了初初步的研究究，通過計計算機圖像像處理技術(shù)術(shù)，對所測測點進(jìn)行三三維坐標(biāo)分分析，并編編制了相應(yīng)應(yīng)的程序，通通過現(xiàn)場實實驗和室內(nèi)內(nèi)實驗得出出，其量測測精度可達(dá)達(dá)到為1mmm，滿足足隧道收斂斂變形量測測要求。3.數(shù)碼攝影非接觸觸量測缺點點1)對洞內(nèi)的測量環(huán)環(huán)境要求高高，測量時時必須保證證洞內(nèi)光線線充足，對對于有大量量灰塵的施施工環(huán)境，數(shù)數(shù)碼攝影很很難進(jìn)行量量測；2)數(shù)碼攝影的圖像像必須包括括整個斷面面，但對于于大斷面隧隧道，要想想得到測點點斷面測點點清晰的圖圖像是很困困難的，如如果相機離離測點近就就不能顯示示整個斷面面，如果相相機離測點點遠(yuǎn)就不能能得到清晰晰的圖像，從從而影響測測量精度；；3)目前，數(shù)碼攝像像圖像處理理非接觸方方式還處于于實驗室研研發(fā)階段，其其對現(xiàn)場的的適應(yīng)性還還沒有得到到解決，現(xiàn)現(xiàn)場施工時時的測量精精度還沒有有進(jìn)行論證證；4)對市場上銷售的的數(shù)碼相機機的焦距很很掌握，對對測點的三三維位移數(shù)數(shù)據(jù)分析增增加了困難難。3.2.3近景攝影量測存存在問題1.全站儀攝影測量量操作過程程復(fù)雜，對對施工干擾擾大，且需需要專門的的坐標(biāo)量測測儀器，價價格昂貴，很很難被施工工單位接受受；普通相相機和數(shù)碼碼攝影測量量，雖然操操作簡便、對對施工干擾擾小、價格格便宜，但但是，還處處于實驗室室研發(fā)階段段，沒有得得到現(xiàn)場可可靠的論證證；2.對于CDD法、CRD法和雙側(cè)側(cè)壁導(dǎo)坑法法等施工方方法進(jìn)行大大斷面隧道道施工，用用近景攝影影進(jìn)行非接接觸量測比比較困難。3.近景攝影量測對對隧道內(nèi)的的工作環(huán)境境要求高，對對于隧道內(nèi)內(nèi)有大量灰灰塵的情況況，得到清清晰的圖片片比較困難難，從而不不能保證測測量精度。4.近景攝影測量的的現(xiàn)場誤差差控制還沒沒有得到解解決，其現(xiàn)現(xiàn)場的測量量精度不能能保證滿足足隧道圍巖巖位移測量量的要求。總之，近景攝影影技術(shù)在國國內(nèi)，還處于實實驗室研發(fā)發(fā)階段，數(shù)數(shù)碼攝影實實驗室內(nèi)的的研發(fā)環(huán)境境和現(xiàn)場的的施工環(huán)境境有很大的的差別，所所以，對其其現(xiàn)場量測測精度和誤誤差的控制制，還沒有有得到可靠靠的研究，目前，很難廣泛應(yīng)用于工程實際中。3.3巴賽特收斂系統(tǒng)統(tǒng)巴賽特收斂系統(tǒng)統(tǒng)是一種新新型的隧道道剖面收斂斂自動量測測系統(tǒng)，以以它的設(shè)計計人Dr.RRichaardBBasettt的姓氏氏命名。3.3.1工作原理理巴賽特系統(tǒng)的工工作原理主主要體現(xiàn)在在其數(shù)據(jù)的的測量裝置置方面。它它由多個桿桿件單元（一一個長的和和一個短的的組合成為為一對桿件件單元）首首尾互相鉸鉸接安裝在在待測剖面面四周，構(gòu)構(gòu)成一個測測量環(huán)，桿桿件單元內(nèi)內(nèi)置一種特特制的高精精度電解質(zhì)質(zhì)傾角傳感感器，每對對長短臂的的一個鉸接接點通過固固定件與洞洞壁相固定定，另一個鉸鉸接點是浮浮動的。當(dāng)當(dāng)洞壁發(fā)生生變形時，必必定使變形形區(qū)內(nèi)的幾幾個固定點點產(chǎn)生（空空間）位移移，也帶動動相關(guān)的長長短臂活動動，即長短短臂產(chǎn)生角角度變化。這這時分別安安裝在長、短短臂上的傾傾角傳感器器就可測出出這種微小小的角度變變化。如果果洞壁多處處發(fā)生變形形，每處變變形對長短短臂的作用用是疊加的的，即傾角角傳感器所所感知的變變化是總變變化。根據(jù)據(jù)傾角變化化和各相應(yīng)應(yīng)長短臂的的長度就可可算出各固固定點的位位移，再參參照各固定定點連線就就可近似代代表洞壁的的輪廓線，與與之相連接接的計算機機可快速計計算、顯示示各次測量量結(jié)果，將將這些過程程中的計算算結(jié)果分別別與首次測測量數(shù)據(jù)比比較可獲得得隧道輪廓廓動態(tài)變化化顯示，效效果非常直直觀，對分分析數(shù)據(jù)變變化動向很很由幫助。當(dāng)當(dāng)變化量超超過設(shè)定值值時，還可可以自動報報警，提醒醒要加強對對施工過程程控制或調(diào)調(diào)整施工。巴巴賽特收斂斂系統(tǒng)是一一種高精度度、自動化化監(jiān)測隧道道變形的系系統(tǒng)，整個個系統(tǒng)從數(shù)數(shù)據(jù)自動采采集到計算算結(jié)果的顯顯示完全實實現(xiàn)計算機機化，巴賽賽特收斂系系統(tǒng)的安裝裝與結(jié)果顯顯示見下圖：1長臂桿2.短短臂桿3.傳感器4.定點鉸5.浮點鉸系統(tǒng)可安裝成閉閉合回路型型或開口型型。采用閉閉合型安裝裝時，應(yīng)用用Boddditchh法進(jìn)行誤誤差修正；；開口型系系統(tǒng)須定期期進(jìn)行常規(guī)規(guī)測量數(shù)據(jù)據(jù)獲取參照照坐標(biāo)，除除非系統(tǒng)的的一端認(rèn)為為是固定不不變的。3.3.2存在問題巴賽特收斂系統(tǒng)統(tǒng)對施工方方法的適應(yīng)應(yīng)性差，對對于盾構(gòu)法法和二次襯襯砌斷面量量測較好，但但很難適用用于臺階法法、CD法、CRD法和雙測測壁導(dǎo)坑法法等分部開開挖的施工工方法中，同同時，巴賽賽特收斂系系統(tǒng)不能同同時實現(xiàn)隧隧道內(nèi)測點點的三維位位移量測，所所以這種量量測方法應(yīng)應(yīng)用有其一一定的局限限性。3.4激光斷面儀非接接觸量測3.4.1測量原理理激光隧道多功能能檢測儀測測量原理為為極坐標(biāo)法法，它是一一種建立在在無合作目目標(biāo)激光測測距技術(shù)和和精密數(shù)字字測角技術(shù)術(shù)之上的極極坐標(biāo)測量量法。以某某物理方向向(如水平方方向)為起算方方向，按一一定間距(角度或距距離)依次測定定儀器旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中心與實實際開挖輪輪廓線的交交點之間的的矢徑(距離)及該矢徑徑與水平方方向的夾角角，如圖4-4。將這些些矢徑端點點依次相連連即可獲得得實際開挖挖的輪廓線線。同時它它與計算機機技術(shù)緊密密相結(jié)合加加上專門設(shè)設(shè)計的圖象象處理軟件件，能迅速速得到隧道道斷面圖并并與設(shè)計斷斷面圖進(jìn)行行對比，可可以快速給給出檢測報報告，判斷斷隧道斷面面尺寸。圖4-4激光斷面儀儀測量原理理3.4.2存在問題激光斷面面儀目前精精度不高，對對隧道圍巖巖位移收斂斂量測可靠靠性差；由由于每次測測量時只能能放在隧道道中心同一一位置，于于是不能實實現(xiàn)自由設(shè)設(shè)站，對隧隧道施工干干擾大；不不能實現(xiàn)隧隧道測點三三維位移量量測。3.5新3-D隧道測量量系統(tǒng)日本新開發(fā)并投投入使用的的新3-D隧道測量量系統(tǒng)是用用來在隧道道內(nèi)測量被被測點之間間的距離。根根據(jù)對各被被側(cè)點上固固定反射靶靶位置的總總基準(zhǔn)測定定，將得到到的數(shù)據(jù)經(jīng)經(jīng)過座標(biāo)計計算來求得得這一距離離。圖4-5所示的這一新系系統(tǒng)可達(dá)到到常規(guī)測定定方法的測測定精度，同同時還有如如下優(yōu)點：：(1)該法保證工工作人員高高度的安全全性，只要要將小反射射靶固定在在測點之后后，就無需需在高處或或擁擠的掘掘進(jìn)處直接接測定。(2)反射靶與交交通安全標(biāo)標(biāo)志所用的的板相同，與與常用的玻玻璃反射柱柱體相比，價價格要低得得多。(3)測量時無需需停止挖掘掘，因為不不需要帶皮皮尺進(jìn)入操操縱空間。(4)從一個儀器器所在點可可同時為幾幾個截面測測定。(5)即使在環(huán)狀狀切割法開開挖隧道時時，測定也也可在開挖挖后立即開開始。(6)由于數(shù)據(jù)通通過數(shù)據(jù)收收集裝置直直接轉(zhuǎn)入辦辦公室計算算機，因而而測得的數(shù)數(shù)據(jù)可迅速速得到處理理。圖4-5新3-D隧道測量量系統(tǒng)示意意圖3.6小結(jié)通過對近景攝影影方式、巴巴賽特收斂斂系統(tǒng)、激激光斷面儀儀等非接觸觸量測方式式分析研究究可知，他他們都有其其自身的優(yōu)優(yōu)點被應(yīng)用用到隧道監(jiān)監(jiān)測領(lǐng)域中中，并且有有很好的發(fā)發(fā)展前景，但但又有自身身的缺點，限限制其在隧隧道位移量量測中的推推廣。如果果對它們的的誤差影響響因素和局局限性進(jìn)行行進(jìn)一步的的研發(fā)，將將會給未來來的大跨、特特長隧道的的施工、運運營時的隧隧道收斂監(jiān)監(jiān)測帶來不不可估量的的經(jīng)濟效益益和社會效效益。4、幾種非接觸量測測方法的比比較傳統(tǒng)的接觸式量量測操作過過程復(fù)雜、測測量速度慢慢、施工干干擾大，且且應(yīng)用于特特長、大跨跨度隧道中中更加困難難，由此，測測量方式準(zhǔn)準(zhǔn)確、適應(yīng)應(yīng)性強、現(xiàn)現(xiàn)代化程度度高等性能能是未來隧隧道監(jiān)測研研究的目標(biāo)標(biāo)。近年來來，非接觸觸量測方式式越來越受受到隧道位位移監(jiān)測人人員的青睞睞，現(xiàn)對全全站儀自由由設(shè)站法、近近景攝影法法、巴賽特特收斂系統(tǒng)統(tǒng)、激光斷斷面儀這幾幾種非接觸觸量測方式式進(jìn)行對比比，為隧道道施工和運運營時期的的位移監(jiān)測測選擇合理理的量測方方式提供選選擇依據(jù)。4.1操作過程程1.全站自由設(shè)站法法：系統(tǒng)作業(yè)時，可可自由設(shè)站站，無須在在隧道中心心安置儀器器，雙站測測量時，在在隧道兩邊邊設(shè)站即可可。不干擾擾施工，操操作簡便，提提供數(shù)據(jù)及及時，能滿滿足隧道工工程施工的的不同需要要。通過后處理理分析軟件件，能提供供監(jiān)測點的的三維位移移矢量，同同時可計算算隧道測點點間的相對對位移，判判斷隧道的的收斂情況況。2.近景攝影：(1)攝影經(jīng)緯緯儀：在洞洞室內(nèi)設(shè)置置固定測站站形成基線線，需在被被攝物體上上設(shè)置控制制點，以及及各測點的的像空間坐坐標(biāo)要在立立體坐標(biāo)量量測儀上量量測，進(jìn)而而求算各點點的物空間間坐標(biāo)，于于是，操作作過程較復(fù)復(fù)雜，對施施工干擾大大，很難推推廣應(yīng)用。(2)普通相機機自由設(shè)站站：外業(yè)工工作簡單、快快捷、人員員作業(yè)安全全，對施工工進(jìn)展影響響小，內(nèi)業(yè)業(yè)測算工作作可全部實實現(xiàn)計算機機程序運行行，計算手手段先進(jìn)，操操作便于掌掌握稍有一一定計算機機操作基礎(chǔ)礎(chǔ)的人便可可操作運行行。但是，普普通相機需需要沖洗底底片，照片片的清晰程程度對其精精度和誤差差有很大的的影響，照照片上的量量測點不能能準(zhǔn)確選取取，故影響響測量的準(zhǔn)準(zhǔn)確性，隨隨著科學(xué)技技術(shù)和計算算機技術(shù)的的發(fā)展，普普通相機將將會被人們們所淘汰。(3)數(shù)碼近景攝攝影：用一一臺或多臺臺數(shù)值相機機對監(jiān)測點點隨時、隨隨地進(jìn)行拍拍攝，然后后利用計算算機通過圖圖像處理技技術(shù)，計算算監(jiān)測點三三維坐標(biāo)，或或測點的相相對位移。所所需設(shè)備簡簡單，操作作簡便，測測量結(jié)果精精度高，現(xiàn)現(xiàn)代化程度度高，具有有很好的發(fā)發(fā)展前景。3.巴賽特收收斂系統(tǒng)：：安裝測量構(gòu)件和和數(shù)據(jù)采集集器，通過過設(shè)定采集集器測量周周期自動收收集數(shù)據(jù)，然然后運用專專業(yè)的數(shù)據(jù)據(jù)處理軟件件，分析隧隧道凈空位位移。操作作過程簡便便，對施工工干擾小，現(xiàn)現(xiàn)代化程度度高，但需需要專門的的安裝技術(shù)術(shù)人員。4.激光斷面儀：無需反射模片，直直接在隧道道中心設(shè)置置儀器，即即可測量。測量速度快，能立刻獲得有關(guān)斷面形狀等特性參數(shù)，但是，不能實現(xiàn)自由設(shè)站，受隧道施工干擾大。4.2適應(yīng)條件件1.全站儀自由設(shè)站站法：1)斷面大小小的適應(yīng)性性：適合于于任何形狀狀和大小的的斷面，具具有廣泛的的適用性，特特別是對于于大斷面隧隧道的位移移監(jiān)控量測測，更能體體現(xiàn)其測量量方便性和和準(zhǔn)確性的的優(yōu)點。2)施工方法法的適應(yīng)性性：適合于于臺階法、CD法、CRD法和雙側(cè)側(cè)壁導(dǎo)坑法法等大斷面面隧道開挖挖的施工方方法，通過過自由設(shè)站站對施工干干擾小，能能夠及時、快快速、準(zhǔn)確確的進(jìn)行位位移量測。3)環(huán)境適應(yīng)應(yīng)性：對隧隧道內(nèi)的工工作環(huán)境適適應(yīng)能力強強，對隧道道內(nèi)的測量量環(huán)境質(zhì)量量要求不高高，特別是是對于隧道道內(nèi)有大量量灰塵的情情況，通過過自由設(shè)站站，照準(zhǔn)反反射模片即即可讀取數(shù)數(shù)據(jù)，采用用建立絕對對坐標(biāo)即可可實現(xiàn)隧道道內(nèi)三維位位移監(jiān)測。2.近景攝影：：1)斷面大小小的適應(yīng)性性：近景攝攝影得到的的圖像必須須包含隧道道整個斷面面，對于小小斷面隧道道通過調(diào)整整相機和被被測點之間間的距離可可以得到滿滿意的圖像像；對于大大斷面隧道道，如果想想使圖片內(nèi)內(nèi)包含整個個斷面，其其相機的距距離必須離離被測點遠(yuǎn)遠(yuǎn)才能實現(xiàn)現(xiàn)，但是距距離越遠(yuǎn)其其圖片的清清晰度就越越差，圖像像處理時誤誤差就越大大，所以，近近景攝影非非接觸量測測對于大斷斷面隧道沒沒有優(yōu)勢。2)施工方法法的適應(yīng)性性：由于CD法、CRD法和雙側(cè)側(cè)壁導(dǎo)坑法法通常應(yīng)用用于大斷面面分部開挖挖，對于單單個導(dǎo)坑內(nèi)內(nèi)的位移量量測，近景景攝影量可可以滿足，但但是，當(dāng)拆拆掉支撐后后，近景攝攝影量測很很難拍出整整個斷面的的清晰圖像像，并進(jìn)行行處理，所所以其對施施工方法的的適應(yīng)性不不強，特別別是對大斷斷面隧道開開挖的施工工方法不太太適用。3)環(huán)境適應(yīng)應(yīng)性：圖像像處理時要要求圖像必必須清晰，否否則會影響響測量的精精度，所以以，近景攝攝影測量對對隧道內(nèi)的的采光條件件要求很高高，需要配配置專門的的照明設(shè)備備。同時，在在隧道開挖挖時，隧道道內(nèi)有大量量的灰塵是是不可壁面面的，隧道道內(nèi)可見度度很低，對對近景攝影影的映像非非常不利，要要想獲得清清晰的圖像像很困難，特特別是對于于長隧道和和特長隧道道。總之，近景攝影影測量對隧隧道內(nèi)條件件的適應(yīng)性性很差，無無論是施工工方法（CD、CRD法和雙側(cè)側(cè)壁法）還還是隧道內(nèi)內(nèi)的測量環(huán)環(huán)境等。但但是，位移移量測必須須要求快速速、及時和和精確，根根據(jù)近景攝攝影目前研研究的現(xiàn)狀狀可知，其其很難應(yīng)用用到實際工工程中進(jìn)行行非接觸量量測。3.巴賽特收斂系統(tǒng)統(tǒng)：根據(jù)收斂系統(tǒng)的的特點和測測量原理可可知，其適適合于隧道道全斷面開開挖的施工工方法，更更適合應(yīng)用用于盾構(gòu)法法施工或二二次襯砌后后的收斂量量測。對于于臺階法、CD、CRD法和雙側(cè)側(cè)壁法等，都都是分部開開挖的施工工方法，同同時，施工工時需要安安設(shè)很多錨錨桿和支撐撐，所以巴巴賽特收斂斂系統(tǒng)很難難實用。4.激光斷面儀：具具有對環(huán)境境很強的適適應(yīng)能力，適適合于任何何施工方法法和施工階階段。4.3主要監(jiān)測測領(lǐng)域1.全站自由設(shè)站法法：可以用于隧道內(nèi)內(nèi)測點的三三維位移監(jiān)監(jiān)測和隧道道收斂監(jiān)測測，判斷圍圍巖的穩(wěn)定定程度，為為設(shè)計和施施工提拱參參考資料，真真正實現(xiàn)信信息化施工工。對于大大斷面和特特長隧道施施工時的位位移量測有有其獨特的的優(yōu)勢，其其量測快速速對施工干干擾??；量量測及時，能能真實反應(yīng)應(yīng)圍巖位移移的變化情情況；根據(jù)據(jù)隧道內(nèi)各各點的三維維位移量測測，通過分分析橫向位位移的大小小，能構(gòu)判判斷隧道偏偏壓情況，分分析縱向位位移的變化化速率，可可以預(yù)測巖巖層內(nèi)的斷斷層情況。目目前，全站站儀自由設(shè)設(shè)站法在很很多大跨、特特長的隧道道工程圍巖巖位移監(jiān)測測中得到了了應(yīng)用。2.近景攝影影：應(yīng)用于隧道內(nèi)測測點的三維維位移監(jiān)測測和隧道內(nèi)內(nèi)收斂監(jiān)測測，判斷圍圍巖的穩(wěn)定定性，為設(shè)設(shè)計和施工工提拱參考考資料，實實現(xiàn)信息化化施工；通通過圖像處處理，繪制制隧道輪廓廓立體圖，為為判斷隧道道的超欠挖挖量測提供供有效的數(shù)數(shù)據(jù)。但是是，目前，近近景攝影非非接觸量測測技術(shù)還處處于實驗室室研發(fā)階段段，實現(xiàn)其其在實際工工程中的應(yīng)應(yīng)用還需要要大量的研研究工作。3.巴賽特收收斂系統(tǒng)：：(1)在隧道開挖挖施工中，記記錄斷面變變形過程，驗驗證斷面變變形估計值值與實測值值的符合程程度或為斷斷面穩(wěn)定控控制及險情情預(yù)報，及及時提供監(jiān)監(jiān)測信息；；(2)監(jiān)測結(jié)構(gòu)物物（隧洞或或其它地下下洞室）因因附近施工工作業(yè)、邊邊坡移動或或其他自然然破壞因素素影響而產(chǎn)產(chǎn)生的變形形；(3)對只能實施施遙測或運運行繁忙不不能中斷的的隧道斷面面穩(wěn)定監(jiān)測測；(4)對因為附近近有其他建建筑工程施施工從而危危及隧道自自身安全的的監(jiān)測，這這種監(jiān)測往往往是在監(jiān)監(jiān)護(hù)隧道自自身安全的的前提下，及及時向?qū)Ψ椒绞┕げ块T門傳遞監(jiān)測測信息，使使其控制施施工強度，甚甚至改善施施工方案；；總之，巴賽特收收斂系統(tǒng)主主要測量斷斷面的變形形過程，很很難體現(xiàn)對對隧道內(nèi)測測點的三維維位移量測測，與全站站儀相比其其適用范圍圍小。4.激光斷面儀：通過隧道凈空斷斷面檢測，了了解隧道開開挖是否超超出或侵入入設(shè)計的開開挖輪廓，分分析超欠挖挖的部位及及超欠量；；在二次襯襯砌施作后后進(jìn)行凈空空斷面檢測測，可以檢檢測到襯砌砌是否侵入入相應(yīng)的設(shè)設(shè)計輪廓，同同時可以判判斷二次襯襯砌的厚度度；當(dāng)儀器器精度達(dá)到到要求時，可可進(jìn)行隧道道凈空收斂斂量測，判判斷位移穩(wěn)穩(wěn)定性。但但是，目前前激光斷面面儀精度一一般為2mmm，不滿滿足圍巖位位移收斂量量測的要求求，同時也也很難實現(xiàn)現(xiàn)隧道內(nèi)測測點三維位位移量測。4.4誤差和精精度1.全站儀自由設(shè)站站：采用科學(xué)的量測測方法和高高質(zhì)量的儀儀器，測點點精度可以以≤1mm，滿滿足隧道收收斂測量的的精度。但但是，目前前，對全站站儀量測的的誤差影響響因素和誤誤差控制方方法進(jìn)行系系統(tǒng)的研究究，提出適適合于工程程現(xiàn)場的提提高測量精精度的方法法，對提高高三維位移移量測精度度是非常必必要的。2近景攝影法：①攝影經(jīng)緯儀：精精度可達(dá)到到1～5mm②普通相機：精度度可達(dá)到11.5mmm③數(shù)值相機圖形處處理：精度度可≤1mm，滿滿足隧道收收斂測量的的精度，但但僅在實驗驗室內(nèi)和現(xiàn)現(xiàn)場攝影條條件非常好好的情況下下才能達(dá)到到其精度。由于近景攝影測測量對環(huán)境境要求較高高，所以影影響測量精精度的因素素很多，例例如：洞內(nèi)內(nèi)測量環(huán)境境、圖像處處理時圖像像的清晰度度等。目前前，對近景景攝影量測測的誤差影影響因素和和控制還在在實驗室研研究階段，所所能達(dá)到的的精度僅是是理想條件件下的精度度，對現(xiàn)場場實際測量量環(huán)境的精精度進(jìn)行分分析不多，所所以，近景景攝影非接接觸量測還還很難運用用到工程實實際中。3.巴賽賽特收斂系系統(tǒng)：精度達(dá)1mm，但但對現(xiàn)場位位移測量的的實用領(lǐng)域域具有一定定的局限性性