摘要：在隧道施工中使用傳統(tǒng)的觀測方法存在有諸多的弊端，尤其是對于一些因設計原因而形成的較大凈空，使得測量人員很難對其進行準確的測量，如果繼續(xù)使用其進行對隧道的監(jiān)測，就會浪費大量的時間以及人力物力，而且還很難保證結果的準確性。所以為了更好地解決原來存在的問題，經過相關人員的不斷研究實踐，提出了一種全站儀非接觸式自由設站隧道監(jiān)控量測的方法，也稱為無尺量測，進而對傳統(tǒng)的監(jiān)測方法進行了優(yōu)化。本文著重對該方法的具體應用進行了分析，以此來供相關人士交流參考。

關鍵詞：全站儀；非接觸式量測；自由設站；回歸分析

引言：

社會在不斷發(fā)展的同時，對各行各業(yè)原有裝置的性能都提出了更高的要求，很多傳統(tǒng)的設備已經不再能滿足自身行業(yè)的發(fā)展需求，因此就需要進行改進優(yōu)化。在對隧道的監(jiān)測過程中，利用傳統(tǒng)的設備雖然也有操作簡單、節(jié)省成本等諸多的優(yōu)點，可是一旦碰到復雜的地質結構，就失去了自身的應用價值，因此需要采用一種更新型的方法來進行監(jiān)測。而文中所提到的方法主要需要的測量設備是全站儀，結合坐標的方法來進行相關參數(shù)的計算，進而實施有效地監(jiān)測。

1、非接觸式隧道監(jiān)控量測的原理

1.1觀測原理

主要是先在洞口附近尋找通視條件良好的地方，然后選擇出三個位置來埋設固定的觀測墩。而同時要保證其不會對下一步的施工造成影響，然后將棱鏡架設在已經選擇好的觀測墩上。之后在隧道前的任何一個位置架設好全站儀，利用后方交會方法對觀測點進行定向，即利用全站儀對在三個固定墩上的棱鏡進行水平角的觀測，然后根據(jù)固定墩的坐標以及水平角的數(shù)值計算出全站儀處的坐標位置，進而建立出相應的三維坐標系統(tǒng)，由于全站儀有此特性，因此在架設全站儀期間可以忽視儀器高以及標高的要求，相較于傳統(tǒng)的測量設備來講，也減小了其偶然的誤差。因為在測量的過程中使用了三個后視的棱鏡，所以還可以進行多余觀測，在保證測量精度的同時，還可以有效地保證建站的可靠程度，使得測量的結果更具有利用價值。

1.2累積變化量以及速率的計算

因為全站儀在架設的過程中具有隨機性，所以在其對隧道內外的點進行觀測以后，將其數(shù)據(jù)輸入到計算機系統(tǒng)中，由計算機系統(tǒng)處理之后，再將其數(shù)據(jù)與之前一期所得的數(shù)據(jù)進行比較，進而計算出其累積的變化量以及速率。

1.3周邊位移值的測算原理

對于周邊位移的累積變化量，即是任意時刻對斷面上的兩點進行觀測時，將現(xiàn)觀測到的數(shù)值與初始值觀測時兩點之間的值作差而得出的結果。而對于同時期兩個觀測點之間的距離在進行計算時，可以采用以下公式進行計算。

進而通過測點之間的距離有效地計算出周邊的位移值。通過對此種方法的利用，可以有效地為即將進行的施工提供可靠的參考。

2、數(shù)據(jù)的分析

在現(xiàn)場量測的數(shù)據(jù)由于受到外界各種條件的影響，難免會產生誤差，而且各個監(jiān)測點之間的關系會呈現(xiàn)出離散分布。上文已經說到由于受到各種因素的干擾，其數(shù)據(jù)已經出現(xiàn)了離散分布，因此需要采用更有效地處理方法，以此來發(fā)揮出數(shù)據(jù)的利用價值。具體可以利用回歸分析的方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)到曲線的轉換，進而做出準確的分析判斷。在進行對數(shù)據(jù)處理時，為保證處理后其的可靠性，需要按照規(guī)定的程序來進行，首先是要對監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)進行整理，整理之后進行存儲。與此同時計算出相對的位移值。然后是對回歸曲線進行分析，仔細研究其在各個階段的變化速率，進而對圍巖的穩(wěn)定性進行判斷。常用的回歸分析方法是數(shù)學上的線性回歸分析，就是用一條光滑的曲線來將各個階段量測的數(shù)據(jù)點相連，將偏差過大的點舍去，盡量保證所有的點都能接近于直線，進而確保分析的準確性。

3、應用實例

結合嶺上遂道斷面的拱頂下沉為例進行對量測的分析，下表為連續(xù)28天實際測得的拱頂下沉的數(shù)據(jù)。

對上述的數(shù)據(jù)進行分析，利用一條光滑的曲線來將各個點進行順滑連接，連接完成之后發(fā)現(xiàn)其曲線接近于數(shù)學上的指數(shù)函數(shù)曲線，然后通過回歸曲線來計算出相關的系數(shù)為一0.954018，其系數(shù)接近于1，所以可以利用其來做具體的線性回歸分析。先根據(jù)具體的公式來計算出總的位移量為14.9346毫米。在已經開挖了28天以后，從上表可得出其具體的位移量為13.1毫米，占總體位移量的87.7%，其次在利用具體的求導公式來對第20天的位移速率進行計算，結果為0.09毫米/天。因此可以分析出其在開挖20天以后已經基本上趨于穩(wěn)定狀態(tài)，所以可以繼續(xù)進行下一道工序。

4、結束語

利用全站儀對隧道進行監(jiān)測，可以對已經布置好的測點按照空間坐標系的方式從三個方向對變量進行具體的量測。所以與之前傳統(tǒng)的方法進行比較，其進行了大幅度的改進優(yōu)化，也可以適用于各種地質環(huán)境的量測。另外當其對數(shù)據(jù)在進行處理時，可以有效地結合現(xiàn)場的實際情況來針對性的處理分析。對于回歸分析來講，其能夠使得抽象的變形情況變得更加地直觀化，在最大程度上提升工程的進度，保證隧道的施工可以順利地進行。