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1、隧道周边收敛量测 一、实验目的 1.了解微地震监测技术目的。2.了解速度传感器及加速度传感器的工作原理。3.了解数据采集的基本原理。4.掌握微地震监测软件的使用方法。二、以煤科学研究总院的数显收敛计为例说明 1.性能 量测基线长度：0.5 m 10 m 及 0.5 m 15 m;最小读数：0.01 mm;量测精度：0.06 mm;数显值稳定度：24h 不大于 0.01 mm。2仪器构造及工作原理 2.1 主要结构 微地震监测系统主要由（1）三分量加速度传感器、（2）三分量速度传感器、（3）电缆、（4）链接传感器 26 芯插头线、HZ-MS12 通道微地震监测仪、USB2.0 电缆、（7）电源
2、转换器、（8）干电池及电池盒、（9）断线钳、（10）十字螺丝刀、（11）万用表、（12）XP 操 作系统电脑一台、（13）榔头等组成，见图 9.1 o 图 9.1 收敛计结构与工作示意图 22基本工作原理 数据采集是微地震监测的基础，对硬件设备要求较高。由于微地震的特性所致，必须用 高采样率、宽频带、连续记录、宽动态范围（96dB）进行微地震信号采集。应用时，数据 采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持,并送入检测仪中变成数字信号，然后将该信号送到 FIFO 中。3使用方法 1）首先在测点处牢固的埋设预埋件；预埋件长度根据需要加工，连接件与预埋件的连接，应
3、使销钉孔方向铅直。2）检查予埋测点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。3）打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩放入测点孔内，将收敛计拉至另一测点，并将尺 架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入与联尺架固定。4）调整调节螺母，仔细观察，使塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的两条白线之 间（每次应一致）。5）记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数。为提高量测精度，每次基线应重复测 三次取平均值。当三次读数极差大于 0.05mm 时，应重新测试。6）测试过程中，若数显读数已超过 25mm，则应将钢尺收拢（换尺孔）25mm 重新测试，两组平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消除钢尺冲孔距离不精确
4、造成的测量误差。7）记录数据、时间、温度、尺孔位置和测点编号。8）一条基线测完后，应及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛计，打开尺卡收拢钢带尺，为下一次使用作好准备。4数据的记录与修正 记录数据有三项内容，包括数显读数；钢卷尺使用长度及测点附近气温。一般情况下读 数取三次平均值，三次读数的偏差应小于 0.05mm。基线两点间收敛值 S按下式计算：S=（D L。）-（Dn Ln）式中：D0 首次数显读数，（mr）i;L0 首次钢尺长度，（mr）i;Dn 第 n 次数显读数，（mr）i;Ln 第 n 次钢尺长度，（mr）i。如第 n 次测量与首次测量的环境温度相差较大时，要进行温度修正。公式如下：Ln
5、Ln _T）Ln 式中：Ln温度修正后钢尺长度，（mm;:钢尺材料的线膨胀系数，取 1.17 X 10C；Tn 第 n 次量测环境温度，（C）;To 首次测量环境温度，（C）;钢尺温度修正后收敛值 S按下式计算：S二 Do Lo-Dn Ln 基线缩短，S或S为正值，反之为负。5.注意事项 1）调节螺母逆时针转动最大范围，千万注意不得露出螺纹。2）数显电路本身具有自动断电功能，以提高电池使用寿命。当显示值固定不变 7 分钟后，显示屏自动断电。转动调节螺母，数值自动出现。3）收敛计使用读数时应特别注意百分表的小针指数，以免造成较大的过失误差。收敛计 使用一段时间后应进行对零校正，检验数显读数是否为
6、零值，如有偏差可打开塑料盖，进行 修正，反之可继续使用。4）使用过程中，应尽量避免泥水浸入收敛计及钢尺，并正确使用收敛计各转动部件，保 的基本原理掌握微地震监测软件的使用方法二以煤科学研究总院的数显收敛计为例说明性能量测基线长度及最小读数量测精度数显值稳定度不大于仪器构造及工作原理主要结构微地震监测系统主要由三分量加速度传感器三分量速度系统电脑一台榔头等组成见收敛计结构与工作示意基本工作原理数据采集是微地震监测的基础对硬件设备要求较高由于微地震的特性所致必须用高采样率宽频带连续记录宽动态范围进行微地震信号采集应用时数据采集系统置于被监中使用方法首先在测点处牢固的埋设预埋件预埋件长度根据需要加工
7、连接件与预埋件的连接应使销钉孔方向铅直检查予埋测点有无损坏松动并将测点灰尘擦净打开收敛计架挂钩挂入测点孔内选择合适的尺孔将尺孔销插入与联尺架固证钢尺平直，不得扭曲。5）测温用的水银温度计应使用分度值为 0.1 C的，不得用分度值大于该值的其它温度 计。6）钢卷尺摇把不得逆时针方向摇动，逆时针摇动易损坏。7）仪器较长时间不用时，给钢卷尺涂缝纫机油防锈，应将仪器入在干燥处保存。、实验步骤 1了解仪器的结构，分析两种不同型号收敛计结构差异。2 测二基准点间距离，读三次数，取平均值，并做记录。现场记录见表 9 1。3.测三个断面的数值，分别按（5 C、15C、25C）三个温度计算收敛值。四、实验报告要
8、求 1.讨论误差分析方法和提高精度的措施。2 整理实验数据，得出结论。五、思考题 1.简述收敛仪构造。2.说明计算三线 形量测的方法。如何计算拱顶相对下沉值。表 9-1 隧道现场监控量测报告单 项目名称：合同号:承包单位：监理单位：编号:量测断面 开挖日期 岩层类型 岩性描述 净空收敛量测表 里程：开挖断面里程：:埋点日期：测线 諭置图 :测线纟 佃号：:1 JT%1 f V|/吋 观测 时间 距 开 挖 面 距 离 洞内 温度 钢尺 读数/mm 微读数/mm 温 度 修 正 值 测 量 计 算 值 差 值 总收敛值 日 期 时 刻 1 2 3 平 均 的基本原理掌握微地震监测软件的使用方法二
9、以煤科学研究总院的数显收敛计为例说明性能量测基线长度及最小读数量测精度数显值稳定度不大于仪器构造及工作原理主要结构微地震监测系统主要由三分量加速度传感器三分量速度系统电脑一台榔头等组成见收敛计结构与工作示意基本工作原理数据采集是微地震监测的基础对硬件设备要求较高由于微地震的特性所致必须用高采样率宽频带连续记录宽动态范围进行微地震信号采集应用时数据采集系统置于被监中使用方法首先在测点处牢固的埋设预埋件预埋件长度根据需要加工连接件与预埋件的连接应使销钉孔方向铅直检查予埋测点有无损坏松动并将测点灰尘擦净打开收敛计架挂钩挂入测点孔内选择合适的尺孔将尺孔销插入与联尺架固量测者：总工程师：监理工程师：日期
10、：记录者:的基本原理掌握微地震监测软件的使用方法二以煤科学研究总院的数显收敛计为例说明性能量测基线长度及最小读数量测精度数显值稳定度不大于仪器构造及工作原理主要结构微地震监测系统主要由三分量加速度传感器三分量速度系统电脑一台榔头等组成见收敛计结构与工作示意基本工作原理数据采集是微地震监测的基础对硬件设备要求较高由于微地震的特性所致必须用高采样率宽频带连续记录宽动态范围进行微地震信号采集应用时数据采集系统置于被监中使用方法首先在测点处牢固的埋设预埋件预埋件长度根据需要加工连接件与预埋件的连接应使销钉孔方向铅直检查予埋测点有无损坏松动并将测点灰尘擦净打开收敛计架挂钩挂入测点孔内选择合适的尺孔将尺孔销插入与联尺架固