隧道激光断面仪的原理
铁路工程测量中的隧道断面测量方法
铁路工程测量中的隧道断面测量方法隧道是铁路建设中不可或缺的部分，而测量则是保证隧道工程质量与安全的重要环节。
隧道断面测量方法作为隧道工程测量中的关键技术之一，对于确保隧道施工的准确性和有效性具有重要意义。
本文将介绍隧道断面测量方法的原理、应用以及相关技术的发展趋势。
一、隧道断面测量方法的原理隧道断面测量是指对隧道断面进行准确测量和记录的过程。
在隧道施工中，准确的断面测量可以为后续的爆破、支护、道床平整等工作提供可靠的依据。
常见的断面测量方法包括传统的平面测量方法和激光测量方法。
传统的平面测量方法通过使用光学仪器进行测量，包括全站仪、经纬仪、水平仪等。
这些仪器能够提供较高的测量精度，但需要较长的测量时间和复杂的数据处理，同时受到天气条件和人为因素的限制。
激光测量方法是近年来隧道工程中广泛应用的一种断面测量技术。
它利用激光束对隧道断面进行扫描，并通过接收器接收反射回来的激光信号，从而得到隧道断面的精确数据。
激光测量方法具有测量速度快、精度高、无人化操作等优势，极大地提高了测量效率和施工安全性。
二、隧道断面测量方法的应用隧道断面测量方法在隧道工程中有着广泛的应用。
首先，隧道断面测量能够为隧道施工的爆破作业提供准确的断面数据，从而有效控制爆破范围和保证爆破效果。
其次，隧道断面测量也对隧道支护具有重要意义。
测量结果可以为支护结构的设计和施工提供可靠的参数，确保支护结构的稳定性和安全性。
此外，隧道断面测量还可为隧道道床平整提供依据，确保列车运行的舒适性和安全性。
三、隧道断面测量方法的发展趋势随着科技的不断进步，隧道断面测量方法也在不断发展和优化中。
一方面，传统的平面测量方法正在向数字化、自动化发展。
通过使用高精度的全站仪和数据处理软件，可以提高测量的准确性和效率。
另一方面，激光测量方法也在不断改进。
近年来，无人机搭载激光测量仪器的应用越来越普遍。
无人机能够高效地对隧道断面进行测量，并通过远程控制和自动化算法进行数据处理，使得测量工作更加简便和快速。
多功能激光断面检测仪在隧道拱墙衬砌前横断面检测中的应用
字测 角技 术之 上 的极 坐 标测 量 法 。由 于 隧道 特 点 ， 隧道横 断 面的量 测 断 面 和量 测 点 比较 多 ， 用 这种 采
随着 高 速 公路 的快 速发 展 ， 路 隧道 工 程 数 量 公
ｅ 方 位角 范 围 ：０ ３ 。仪 器测 头垂 直 向下 为 ． ３ ￣３ ０ （
０ ） 连续 测量 ６ 。 ３ ０ ； 。， ０～ Ｏ 。
ｆ手 动测 头转 动方位 角 范围 ：。 ５ 。 ． Ｏ ～３ ０ ； ｇ 定 位测量 方式 ： ． 具有 垂直 向下激光 定 心标志 、
测 距 功能 ；
式机 传数 ， 数据 处理 软件 。
主要 技术 参数 ： ａ 检测 半径 ：～ ４ ｍ； ． １ ５
进 ， 隧道 是地 下 工 程 ， 隐蔽 性 很 强 的工 程 ， 二 但 是 在 次衬 砌施 作好 后检测 只 能对某 点 或某一 部分 结构 进
行检 测 ， 能 全面检 测 ， 不 检测局 限性 很大 。在 二次 衬
的增 加 和建设 速度 的加快 ， 之公 路隧 道 的特 点 ， 加 目
前 由于设 计 和施工 等 方 面 的原 因 ， 内 已建 和 在建 国
的部分 隧道都 不 同程 度 地 出 现 了质 量 问题 ， 些 甚 有 至 出现 了严 重 的质量 问题 。根据 本人 参 与的几 条高 速 公 路上 的隧道 病害 检测 和 目前 其它 隧道 病 害检测
发 现 ， 很 大部份 隧道 都 是 因 为施 工 过 程 中质 量 控 有
不需要 合作 目标 （ 射 棱 镜 ） 反 的量 测 方 法 非 常方 便 ， 也非 常适 合隧道 内量 测 。同 时激光 隧道 多功 能检测 仪 的量测 精度也 满 足隧道 施工 要求 。同时它 与计算 机技 术紧 密相结 合 加 上 专 门设 计 的 图象 处 理 软件 ， 能迅 速得 到 隧道断 面 图并 与设 计 断 面 图进 行 对 比， 可 以快 速给 出检测 报告 ， 断隧道 断面 尺 寸 。 判 由于激 光 隧道 多功 能 检 测仪 采 用 了掌 上 电脑 ， 因此在 现场 不需要 笔 记 本 计 算 机 ， 即可 检测 记 录 多
激光断面仪在隧道检测中的实际应用
激光断面仪在隧道检测中的实际应用摘要：为提升隧道检测的实效性，要结合检测环境和检测要求选取适配的设备，围绕隧道检测工作落实相匹配的处理方案，从而最大程度上提高隧道修建的质量水平，减少安全隐患因素的留存，为隧道工程施工全面进步提供保障。
本文介绍了激光断面仪的原理和基本流程，并结合案例对隧道检测中激光断面仪的具体使用内容展开讨论。
关键词：激光断面仪；隧道检测；原理隧道断面是隧道施工表现形式中较为突出的一种，为保证隧道质量安全，要在掌握隧道断面基本情况的同时，有效建立全方位的实时性检测分析，从而开展针对性的处理机制，为全面评估和优化隧道质量予以支持。
一、激光断面仪概述及激光断面仪主要是应用在隧道施工过程开挖断面检测、工程限界验收检测、隧道形变检测等工作内，还能对60m以内建筑物距离检测或者是类似条件检测工作予以分析，有效建立数值评估和汇总模式，最大程度上确保检测的及时性和规范性，也为工程项目安全开展提供保障。
（一）工作原理激光断面仪在实际应用过程中主要是依据极坐标法，借助激光测距技术以及精密数字测角技术的融合处理机制，加之计算机技术的实时性量化分析，就能获取专门的图像信息，以便于数据分析的及时性，将其作为后续相应测定结果评估的依据。
在隧道断面检测分析环节中，激光断面仪能在完成测试任务的同时，对数据信息进行汇总处理。
此时，操作人员将汇总的收集信息和标准断面信息予以对比，就能了解隧道是否存在超挖、欠挖等问题，汇总为详细的检测报告。
与此同时，技术人员掌握隧道施工情况后就能落实相匹配的支护处理机制，保证隧道施工的整体安全性和工程项目的质量效果。
（二）基本流程在激光断面仪检测分析的过程中，确定了隧道检测断面后，就能标识出隧道中心线的位置，计算坐标数值，并且，纵向轴确定定向点以及纵向轴线。
将隧道断面仪直接放置在标志点位的上方，就能完成测试，垂直旋转隧道断面仪，激光指向纵向，若是水平旋转，则激光束指向横断面的右侧。
隧道断面仪测量原理
隧道断面仪测量原理隧道断面仪是一种用于测量隧道断面形状和尺寸的仪器。
它通过测量隧道内部的各个点的坐标，然后根据这些坐标计算出隧道的断面形状和尺寸。
隧道断面仪的测量原理主要包括测量原理和计算原理两个方面。
一、测量原理隧道断面仪的测量原理是基于三角测量原理和激光测距原理。
具体步骤如下：1. 安装：首先，将隧道断面仪安装在隧道内部的一个固定位置上，通常是在隧道的顶部或者底部。
安装时需要确保仪器的水平度和稳定性。
2. 激光测距：隧道断面仪通过发射激光束，然后接收激光束的反射信号来测量隧道内部各个点的距离。
激光测距原理是利用激光束的光速和反射信号的时间差来计算距离。
3. 角度测量：隧道断面仪还需要测量隧道内部各个点的水平角度和垂直角度。
这可以通过仪器内部的陀螺仪和加速度计来实现。
4. 坐标测量：通过激光测距和角度测量，隧道断面仪可以得到隧道内部各个点的坐标。
这些坐标可以表示为三维坐标系中的点，也可以表示为二维坐标系中的点。
二、计算原理隧道断面仪的计算原理是基于三角计算和数学模型。
具体步骤如下：1. 数据处理：首先，将测得的各个点的坐标数据进行处理，包括数据的滤波、平滑和校正等。
这些处理可以提高数据的精度和准确性。
2. 坐标计算：通过测得的各个点的坐标数据，可以计算出隧道的断面形状和尺寸。
这可以通过三角计算和插值计算来实现。
三角计算可以计算出隧道的各个点之间的距离和角度，插值计算可以计算出隧道的断面形状。
3. 数据输出：最后，将计算得到的隧道断面形状和尺寸数据输出到计算机或者显示屏上。
这样，用户就可以直观地了解到隧道的断面形状和尺寸。
总结起来，隧道断面仪的测量原理主要包括测量原理和计算原理两个方面。
测量原理是基于三角测量原理和激光测距原理，通过测量隧道内部各个点的坐标来计算隧道的断面形状和尺寸。
计算原理是基于三角计算和数学模型，通过处理测得的坐标数据和进行计算，最终得到隧道的断面形状和尺寸数据。
隧道断面仪的测量原理和计算原理的应用可以提高隧道工程的设计和施工的精度和效率。
激光断面仪在隧道断面检测中的应用
张 朦朦 张谢 东
（ 武 汉 理 工 大 学 交 通 学 院 武 汉 ４ ３ ０ ０ ６ ３ ）
摘
要
介 绍 了 隧道 激 光 断 面 仪 检 测 的 基 本 原 理 和 使 用 方 法 ， 以 内 蒙 古 隆 盛 隧道 为 工 程 背 景 ， 使
用 激 光 断 面仪 对 初 期 支 护 断 面 轮廓 和 二 衬 断 面 进 行 了 检 测 ， 对 检测结果 进行 了总结 ， 分析检 测 出 的 断 面 轮廓 数 据 所 出 现 的偏 差 。
点 没有 侵入设 计 施作 限界 。如 果该 偏差值 为 负值
（ 小于 Ｏ ） ， 则 表 明实 际 表 面 测 点 侵 入 了设 计 施 作
２ 隧 道 断 面 检 测 方 法
２ ． １ 隧道激 光断 面仪 的原理 激光 断 面仪 法 以极 坐 标 法 为 基 本原 理 ， 建 立 在 无合作 目标 激光 测距 技术 和精 密数 字测 角技术
之 上 。与计算 机 技术 紧 密相 结 合 ， 加 上 专 门设 计
的图像处 理 软件 ， 能 在 测 试 的 同 时迅 速 得 到 多 组 隧 道断 面图 ， 通过 Ｐ Ｃ机进 行 数 据处 理 ， 可与 标 准 断 面进行 比较 并 得 到 隧道 的超 欠 挖 等参 数 ， 快 速 给 出检测 报告 文件 ＿ ４ ］ 。 ２ ． ２ 隧道 激 光断 面仪检 测方 法
2022-2023年试验检测师《桥梁隧道工程》预测试题25(答案解析)
2022-2023年试验检测师《桥梁隧道工程》预测试题（答案解析）全文为Word可编辑，若为PDF皆为盗版，请谨慎购买！第壹卷一.综合考点题库(共50题)1.隧道人工检测瓦斯时,每个隧道断面均采用五点法检测,取（）作为该断面的瓦斯浓度。
A.最大值B.平均值C.最小值D.中位数正确答案：A本题解析：瓦斯隧道施工工作面人工检测点布置时,每个隧道断面均采用五点法检测瓦斯,取最大值作为该断面瓦斯浓度。
2.用电磁无损检测方法确定混凝土中钢筋分布及保护层厚度，检测时应注意的问题:保护层厚度的测读要注意（）。
A.将传感器置于钢筋所在位置正上方，并左右稍稍移动，读取仪器显示最小值即为该处保护层厚度B.每一测点值宜读取2-3次稳定读数，取其平均值C.只要按仪器显示读取D.应避免在钢筋交叉位置进行测量正确答案：A、B、D本题解析：暂无解析3.1.混凝土棱柱体抗压弹性模量试验中，试件尺寸与棱柱体轴心抗压强度试验试件尺寸相同，每组为同期同条件制作和养护的试件6个，其中3个试件用于测定轴心抗压强度，提供弹性模量试验的加荷标准，另3个则用作弹性模量试验。
请回答下列问：（2）试验前，需用3个试件测定混凝土棱柱体轴心抗压强度，已知三个试件的极限荷载下分别为530kN、600kN和700kN，对应的受压面积A分别为0.02265mm2、0.02265mm2和0.02250mm2，则该棱柱体轴心抗压强度测定值为（）。
A.试验结果无效B.27.0MPaC.26.5MPaD.23.4MPa正确答案：C本题解析：三个测值中最大值超过了中间值的15%，所以选取中间值，P=F/S，求得P=26.5MPa4.某跨径为 16m 的在用普通钢筋混凝土简支梁桥静载试验，桥面净宽为 2x1.0m（人行道）+7.5 m（车行道）= 9. 5m 。
试完成以下相关试验设计、加载控制及结构性能评价等工作。
试验荷载作用下，跨中截面应力校验系数为 0.60~0.75，挠度校验系数为 0.55~ 0. 72，最大实测竖向裂缝宽度为 0.21mm，实测相对残余应变和相对残余挠度为5.5%~ 13. 5%，基于上述检测结果，对跨中截面结构抗弯性能评价正确的有（）A.满足要求B.结构强度、刚度不满足要求C.结构刚度、强度满足要求，但试验荷载作用下跨中出现新裂缝，结构抗裂性能不满足要求D.结构刚度、强度、抗裂性能均不满足要求正确答案：A 本题解析：暂无解析5.采用超声回弹综合法检测混凝土强度,超声测试的方式不包括（）。
使用激光测距仪进行隧道测量和监测的流程和要点
使用激光测距仪进行隧道测量和监测的流程和要点隧道的建设和维护是现代化交通基础设施建设的重要组成部分，而隧道测量和监测是确保隧道安全和运行稳定性的关键环节。
在隧道工程建设中，激光测距仪作为一种精准测量和监测工具被广泛运用。
本文将介绍使用激光测距仪进行隧道测量和监测的流程和要点。
一、激光测距仪的原理和特点在了解激光测距仪的测量流程和要点之前，首先需要了解激光测距仪的原理和特点。
激光测距仪利用激光束在空气中传播的速度非常快的特点，通过测量激光从发射到接收所经过的时间来计算测距的距离。
具体而言，激光测距仪会发射一束激光束，这束激光在空气中以固定的速度传播，并被隧道内部的物体所反射。
仪器接收并记录激光反射的时间，然后根据光速和时间差计算出距离。
激光测距仪具有高精度、高分辨率和快速测量的特点。
由于激光测距仪使用非接触式测量，可以避免传统测量方法中可能存在的误差和干扰。
二、隧道测量的流程概述隧道测量是在隧道建设过程中进行的一系列测量工作，旨在获取隧道地质和构造信息，为隧道设计、施工和维护提供必要的数据支持。
使用激光测距仪进行隧道测量可以大大提高测量效率和精准度。
隧道测量的流程一般包括以下几个步骤：1. 确定测量目标和区域：根据隧道工程的具体情况和需求，确定需要测量的目标和区域，比如隧道的长度、断面形状、地质构造等。
2. 设置测量控制点：在测量区域内设置一系列测量控制点，用于后续的测量定位和校正。
这些控制点应具有明确的空间坐标和高程信息，可以通过全站仪等工具进行设置。
3. 进行测距测量：使用激光测距仪对隧道内部的目标进行测量。
测量时需要将激光测距仪放置在合适的位置，并逐个目标进行测量。
4. 数据处理和分析：对测量所得数据进行处理和分析，包括计算测距的距离、确定目标的坐标和高程等。
5. 绘制测量图纸：根据测量数据，绘制隧道的测量图纸，标注测量点、断面、构造等信息。
三、使用激光测距仪进行隧道监测的要点隧道的监测是隧道运行和维护的关键环节，可以及时发现隧道变形、开裂、渗水等问题，并采取相应的措施进行修复和保养。
激光隧道全断面仪的设计与实现
综上所叙，本文提出的激光隧道全断面 仪在原理和实现方面完全可行，并且得到了 生产应用。其较之于常规大地测量仪具有响 应速度快，人工干预小，劳动强度低，自动 化程度高等优点。除此之外，还可以用于桥 梁静态挠度监测，煤堆(发电厂)体积测量， 输电线高度检测等领域，具有广泛的应用前 景，有待于各个部门和行业的开发利用。
激光隧道全断面仪是由主控系统和测 量系统二部分组成，主控系统和测量系统之 间通过蓝牙模块进行无线通讯。激光隧道全 断面仪的结构框图如图三所示。下面对主控 系统和测量系统的各个部分进行介绍。
S D卡 RS 4 8 5
Intel pxa255
蓝牙模块
无线通讯
9位 键 盘 LC D模 块
蓝牙模块
激光测距仪 DLS -AH 3 0
-2-
程现场进行多方的设计和验证。步进电机 B 控制底座的转动，使系统在横向的不同位置 进行断面测量。
3.1.2 蓝牙数据传输
本系统中，主控系统和测量系统分离， 欲通过主控系统控制在转动臂上的激光测 距仪，使用有线连接的 RS232 和 RS485 通 讯都是不可能的，因此通过蓝牙模块进行无 线通讯，才能使主控系统和测距仪真正分 离。在系统中主板对激光测距仪的初始化设 置和控制命令通过蓝牙模块进行传输[2]。另 外该模块还负责传输激光测距仪的测量数 据，并保存在主板的 SD 卡里。
（2.3）
式中，Ls 为半波长度，Ls = λ /2。这时 Ls 作
为度量距离的光尺。
相位测量技术只能测量出不足 2π 的相 位尾数 ∆ ϕ ，即只能确定余数 ∆ m= ∆ ϕ /(2 π )，而不能确定相位的整周期 数 m。因此当被测距离 L 大于 Ls 时，用一 把光尺是无法测定距离的。当距离小于 Ls
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隧道激光断面仪的原理：
采用极坐标法。
以某物理方向（例如水平方向）为起始方向，按一定间距（角度与距离）依次一一测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线的交点之间的矢径（距离）及该矢径与起始方向之间的夹角，将这些矢径端点依次相连即可得到实际开挖轮廓线。
通过洞内的施工控制导线可以获得断面仪的定点定向数据，在计算软件的帮助下可自动完成实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的空间三维匹配，并可输出各个测点与相应设计开挖轮廓线之间的超欠挖值（距离、面积）。
如果沿隧道轴线按一定间隔测量数个断面，还可以算出实际开挖方量、超挖方量、欠挖方量。
测量方法：
1、将断面仪放置于被测断面的位置；安装仪器。
2、设置参数，输入设计断面形状、隧道轴线、平面、纵面设计参数以及断面仪实测时
的定向参数。
3、测点设置并扫描断面，记录数据（此过程仪器可自动完成）
4、获得实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的三维匹配图形以及断面上某点的超欠挖
数值。
采用锚杆检测仪检测砂浆注满度的检测原理：
首先，在施工现场按设计参数，对不同类型的围岩，各设3~4组标准锚杆，每组1~2根。
然后，在这些标准锚杆上测定反射波振幅值，这些值即作为检测其他锚杆的标准。
这些标准值在进行其他锚杆检测前储入仪器，在检测其他锚杆时可由测量仪器自动显示被测锚杆的长度与砂浆密实度的级别。
反射波法检测砂浆锚杆砂浆注满度的检测原理：
在锚杆体外端发射一个超声脉冲，它沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达钢筋低端后反射，在杆体外端可以接收到此反射波。
如果钢筋外密实、饱满地由水泥浆包裹，砂浆又与周围岩体粘结，则超声波在传播过程中，不断地从钢筋通过砂浆向岩体扩散，能量损失很大，在杆体外端测得的反射波的振幅很小，甚至测不到；如果钢筋无水泥砂浆包裹，仅是一个空杆，则超声波在传播过程中能量损失不大，接收的反射波振幅较大；如果砂浆不密实，中间有空洞或缺失，则测得的反射波的振幅介于两者之间。
由此，根据反射波的振幅的大小就可以判定水泥砂浆的饱满度。
围岩声波测试量测原理：
岩体声波测试，借助于对岩体（岩石）施加动荷载，激发弹性波在介质中的传播，来研究岩体的物理力学性质及构造特征，一般用波速、波幅、频谱等参数进行表征。
测试仪器：声波仪、换能器
测试项目：地下工程位置的地质剖面检测；岩体力学参数测定；围岩稳定状态分析、判定围岩分类等。
测试方法：
1、松弛圈的测定，主要是声波传播速度取决于岩体完整性程度。
完整岩体的波速一般
较高，而在应力下降、裂隙扩展的松动区波速相对下降，因而在围岩压密区和松动区之间会出现明显的波速变化。
测试方法有单孔法和双孔法。
可得到波速与孔深关系曲线。
2、围岩分类的声波测试。
3、动弹性模量的测试。
回弹仪法检测砼强度的基本原理：
根据砼表面约6mm厚度范围的弹塑性性能，间接推定砼的表面强度，并认为在一般情况下，
构件表面强度与内部一致。
由于砼的抗压强度与表面硬度之间存在某种相关关系，而回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在砼表面上，其回弹高度（通过回弹仪读得回弹值）与砼的表面硬度成一定比例关系。
因此可以用回弹值反映砼表面硬度，根据表面硬度进而可推求砼的抗压强度。
因此，砼构件的表面状态直接影响推定值的准确性和合理性。
检测步骤：
1、数据采集工程资料收集，测区布置，测取16个回弹值，测定碳化深度；
2、强度计算，回弹值计算，回弹值修正，碳化深度计算，测强曲线应用；
3、异常数据分析；
4、强度推定。
超声波法检测砼强度的基本原理：
超声-回弹综合法建立在回弹值和超声波传播速度与砼抗压强度之间相互联系的基础之上，即用回弹值和声波的传播速度综合反映砼抗压强度。
综合法可以减弱或消除单一方法使用时的某些因素。
检测方法：
1、选择合适的换能器布置方式
2、超声声速测定；对测修正、平测修正及斜侧修正
3、回弹值测定
4、强度推定：测区强度计算，强度推定。
采用冲击-回波法测定隧道衬砌厚度的基本原理：
冲击-回波法是基于瞬态应力波应用于无损检测技术。
利用短时的机械冲击产生低频的应力波，应力波传播到结构内部，被缺陷和构件底部反射回来。
通过仪器进行幅值谱分析，
谱图中的明显峰由于冲击表面、缺陷及其他外表面之间的多次反射产生瞬间共振，从而确定结构砼的厚度和缺陷位置。
采用滤膜测尘法检测隧道内粉尘浓度的原理：
用抽气装置抽取一定量的含尘空气，使其通过装有滤膜的采样器，滤膜将粉尘截留，然后根据滤膜所增加的质量和通过空气量计算粉尘浓度。
测定过程：
1、准备滤膜。
须干燥和称重
2、采样。
在风筒出口后面距工作面4~6米处采样。
迎着风流距地面高度1.3~1.6米采
样时间在测点粉尘浓度稳定后测量，同一点采集两个样品。
3、计算。
两个样品分别计算，偏差小于20%方合格。
取两者平均值作为测点的粉尘浓
度。