现代长大隧道洞内控制测量与监测技术研究

摘要

目前，我国的交通运输基础设施正处于快速建设阶段，一批重大、重点工程项目陆续兴建，而隧道工程作为其中不可缺少的一部分，也将得到越来越多的修建。随着测量新技术、新方法广泛应用于洞外控制测量，使得由洞外控制测量引起的贯通误差大为减小，因此对隧道贯通起决定性作用的是洞内控制测量。为了增加多余观测量和约束条件，提高洞内控制网的整体强度，现代长大隧道洞内控制网均布设成导线网的形式。由于观测量和观测值种类的增加，以及洞内导线网呈条状网形布设的特殊性，若仍然依据地面控制网数据处理的经验，对洞内导线网进行数据处理，将无法正确反映洞内导线网的实际精度，甚至对隧道施工造成影响。同时，为了确保隧道施工的质量和安全，应对隧道进行变形监测。传统的变形监测不仅在监测方法上存在着对施工干扰大、效率低等缺点，而且采用人工方式对监测数据进行处理、分析和管理。针对上述问题，本文从现代长大隧道快速、大跨、安全施工的技术要求出发，对洞内控制测量与监测技术进行研究。本文主要包括以下内容：
　　首先，对附合路线的搜索算法进行研究，并结合现有方法搜索洞内导线网附合路线角度闭合差偏大的原因，说明现有方法不适用于洞内导线网附合路线的搜索，由此提出基于方向精度信息的附合路线搜索方法来解决上述问题。
　　其次，对收集到的4条隧道洞内导线网外业观测成果，采用不同的平差方法分别对其进行计算。通过分析各种平差方法的解算原理和分类比较其处理的结果，得出Helmert不等权更适用于隧道洞内导线网的数据处理。
　　然后，在概述隧道变形监测的有关内容之后，从分析洞体周边围岩应力重分布和应力释放的规律出发，提出在没有基准点或工作基点的情况下，利用全站仪自由测站的方式，对隧道围岩变形进行非接触监测的新方法。
　　最后，根据新方法的监测原理，并结合国内外隧道变形监测数据处理软件的特点与功能，开发了一套“隧道变形监测数据处理软件”，该软件实现了自动化、程序化、信息化地处理、分析和管理隧道变形监测数据。