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【摘 要】 对于隧道的监控量这是隧道安全高效施工的有力保证，特别是地形地质条件复杂之下隧道，它的洞口段岩体破碎以及岩性比较差，应该实时掌握好隧道开挖过程之中围岩的动态信息，确保工程的安全。本文主要论述了隧道变形监测的几种方法。
【关键词】 隧道工程;变形监测;控制措施
引言：
进入到21世纪是地下工程建设大发展的年代，随着国民经济和基础设施建设的快速发展，我国目前已进入交通（公路、铁路、城市地铁）、水利等建设的高峰期，在大量的隧道建设中，越来越多地采用新奥法施工。根据施工“早进洞、晚出洞”以及提倡零开挖进洞的原则，能够尽量避免对山体的大挖大刷，让隧道洞口周围的植被得到妥善保护，维护之前的生态地貌。
1、变形监测对象
1.1全球行变形监测。包括地极移动监测、地球板块运动监测、地球旋转速率变化监测等。
1.2区域性变形监测。包括地壳形变监测、城市地面沉降监测等。
1.3局、部性变形监测。包括工程建（构）筑物三维变形监测、滑坡体滑动监测、地下开采区地面移动和沉降监测等。
2、变形监测方法
2.1静态变形监测
2.1.1常规大地测量方法
利用常规的经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪以及测量机器人等大地测量仪器通过测量方向、角度、距离、高差等观测值来测定变形。测量方法包括边角测量法、各种交会法、极坐标法以及几何水准测量法、三角高程测量法等。该法主要用于变形监测网的布设以及周期观测。
2.1.2 GPS测量方法
利用GPS精密定位技术建立变形监测网，对基准点和变形观测点进行周期观测。GPS方法主要用于测定场地滑坡的三维变形、大坝和桥梁水平位移、地面沉降等。GPS测量方法具有精度高、受外界干扰小等特点。
2.1.3合成孔径雷达干涉测量（INSAR）方法
利用微波雷达成像传感器对地面进行主动遥感成像，经过一系列数据处理，从雷达影像的相位信号中提取地面的形变信息。该法主要用于地面形变监测，其特点包括覆盖范围大、方便迅速;成本低、不需要建立监测网。不足之处：系统本身因素导致干涉图质量下降。①由于基线长度和轨道轻微不平行导致的相位空间失相关。②雷达成像的几何局限性，即对高山地区和建筑物密集地区成像时不可避免地存在这雷达波束迭掩和阴影现象。
2.1.4准直测量方法
通过测量变形观测点偏离基准线的距离，确定某一方向上点位相对基准线的变化。准直测量包括水平准直和铅直两种方法。水平准直法为偏离水平基准线的微距离测量，水平基准线一般设置为平行于被监测物体;铅直法为偏离垂直基准线的微距离测量，垂直基准线设置为经过基准点的铅垂线。
2.1.5液体静力水准测量方法
利用静止液面原理来传递高程的方法，可以测出两点或多点间的高差，即利用连通管原理测量各处容器内液面高差的变化以测定垂直位移。该法适用于建筑物基础、混凝土坝基础、廊道和土石坝表面的垂直位移观测。
2.1.6特殊监测方法
除了上述测量手段外，变形监测还包括一些专门测量技术手段，如应变测量、倾斜仪测量等。这些方法具有测量过程简单、容易实现自动化观测和连续监测、提供的是局部变形信息等特点。
2.2动态变形监测
2.2.1实时动态GPS测量方法
将一台GPS接收机安置在变形体外稳固处作为连续运行的基准站，另外一台或数台GPS接收机天线安置在变形点上作为流动站进行连续观测。GPS方法主要用于测定各种工程的动态变形（如风振、日照及其他动荷载作用下的变形）。该法具有连续性、实时性、自动化等特点。
2.2.2近景摄影测量方法
在变形体周围的稳定点上安置高精度数码相机，对变形体进行摄影，然后通过数字摄影测量处理获得变形信息。该法特点主要包括信息量丰富，可以同时获得变形体上大批目标点的变形信息;摄影影像完整记录了变形体各时期的状态，便于后续处理;外业工作量小，效率高，劳动强度低;可用于監测不同形式的变形，如缓慢、快速或动态的变形;观测时不需要接触被监测物体。
2.2.3地面三维激光扫描方法
利用地面三维激光扫描系统以一定间隔对变形体表面进行扫描，大量采集三维坐标数据（点云数据），通过去噪、拟合和建模，获得变形体的变形信息。需要站与站之间拼接时，在变形体周围要布置标靶。该法特点是包括信息全面和丰富;对变形体非接触测量;便于对变形体进行整体变形研究。
2.3位移测量方法
应力、应变和位移是监控量测的三个主要内容，埋设电子元件，采用专用的仪表可以测量应力、应变，应力和应变是结构内部的受力的反映，隶属于测试学，在岩土、地质学科应用较广。洞周收敛、拱顶下沉和地表沉降是位移测量方法的主要内容，作为检测的重点，直观迅速的反映了围岩形变，对位移测量的要求是快捷、高效、准确。但是对于这种高精度的要求，当前的测量方法是不易满足的。目前精度较高的测量方法为全站仪位移测量方法。
全站仪的诞生到现在也有几十年，换代速度是2—3年。每次换型，都提高了测量的精度和可靠性，降低了人为的误差，实现了测绘工作的自动化、数字化和内外业一体化。当前0.5"，1.5"，4"，10"是测量角度的精度。0.8mm+1ppm，3mm+2ppm，5mm+3ppm是测距的精度，侧程从1000米到几千米不等。这就满足了测绘工作的需要。
随着科技的进步，为新测量方法的开展提供了条件，Leica，SOHIA等为测量变形的主要仪器，该仪器具有高稳定性、高精度的优点，配合全站仪的反射片，可称为具有回复反射性能的反射膜片，丙烯酸脂是反射膜片的主要材质，背部为不干胶，厚约0.28mm，银灰色
在实际中，这些仪器的精度往往较标称精度高，采取有效的措施即可保证全站仪测量位移的实施。事实表明，自由设站测量模式下，一个测绘得到的位移测量精度普遍较低，但是如果采用双摆站观测模式，提高测绘次数，或者选择高精度全站仪，计算方法采用严密平差，则可提高全站仪自由设站方法位移量测精度，即达到0.5—1mm，对于隧道的检测要求即可满足了。
3、监测数据的处理
每期变形观测结束后，应依据测量误差理论和统计检验原理，对获得的观测数据及时进行平差计算和处理，并计算各种变形量。变形观测数据的平差计算中，应利用稳定的基准点作为起算点，使用严密的平差方法，剔除含有粗差的观测数据，确保平差计算所用的观测数据、起算数据准确无误。根据参考基准情况，变形监测网可采用固定基准的经典平差、拟稳点基准的拟稳平差、重心基准的自由网平差等方法进行平差计算，从而计算各种变形量，并进行精度评定。
4、结语
工程施工是影响到我国经济建设和社会发展的重要内容，必须加强工程的安全管理和质量控制。隧道施工是目前建设工程的难点，也是国际上研究的热点话题，其中隧道变形又是引起隧道施工出现障碍的主要问题。为了保证施工的安全进行，提升施工质量，需要运用先进的技术和方式对隧道变性进行客观准确的监测和控制，进而为优化隧道施工设计方案，保质保量完成工程项目奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]陈喜凤，黄腾，刘岭，韩易.组合后验方差检验法在地铁隧道变形监测中的应用研究[J].隧道建设，2013，01：33-37.
[2]王世杰，漆振华.客运专线大断面隧道变形监测技术应用研究[J].矿山测量，2013，01：79-81.
[3]刘绍堂，潘国荣.基于激光扫描的隧道变形监测的误差来源及变形分析[J].铁道工程学报，2013，05：69-74+81.
[4]沈圣，吴智深，杨才千，洪万，唐永圣，吴刚.基于分布式光纤应变传感技术的盾构隧道横截面收敛变形监测方法[J].土木工程学报，2013，09：104-116.
【关键词】 隧道工程;变形监测;控制措施
引言：
进入到21世纪是地下工程建设大发展的年代，随着国民经济和基础设施建设的快速发展，我国目前已进入交通（公路、铁路、城市地铁）、水利等建设的高峰期，在大量的隧道建设中，越来越多地采用新奥法施工。根据施工“早进洞、晚出洞”以及提倡零开挖进洞的原则，能够尽量避免对山体的大挖大刷，让隧道洞口周围的植被得到妥善保护，维护之前的生态地貌。
1、变形监测对象
1.1全球行变形监测。包括地极移动监测、地球板块运动监测、地球旋转速率变化监测等。
1.2区域性变形监测。包括地壳形变监测、城市地面沉降监测等。
1.3局、部性变形监测。包括工程建（构）筑物三维变形监测、滑坡体滑动监测、地下开采区地面移动和沉降监测等。
2、变形监测方法
2.1静态变形监测
2.1.1常规大地测量方法
利用常规的经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪以及测量机器人等大地测量仪器通过测量方向、角度、距离、高差等观测值来测定变形。测量方法包括边角测量法、各种交会法、极坐标法以及几何水准测量法、三角高程测量法等。该法主要用于变形监测网的布设以及周期观测。
2.1.2 GPS测量方法
利用GPS精密定位技术建立变形监测网，对基准点和变形观测点进行周期观测。GPS方法主要用于测定场地滑坡的三维变形、大坝和桥梁水平位移、地面沉降等。GPS测量方法具有精度高、受外界干扰小等特点。
2.1.3合成孔径雷达干涉测量（INSAR）方法
利用微波雷达成像传感器对地面进行主动遥感成像，经过一系列数据处理，从雷达影像的相位信号中提取地面的形变信息。该法主要用于地面形变监测，其特点包括覆盖范围大、方便迅速;成本低、不需要建立监测网。不足之处：系统本身因素导致干涉图质量下降。①由于基线长度和轨道轻微不平行导致的相位空间失相关。②雷达成像的几何局限性，即对高山地区和建筑物密集地区成像时不可避免地存在这雷达波束迭掩和阴影现象。
2.1.4准直测量方法
通过测量变形观测点偏离基准线的距离，确定某一方向上点位相对基准线的变化。准直测量包括水平准直和铅直两种方法。水平准直法为偏离水平基准线的微距离测量，水平基准线一般设置为平行于被监测物体;铅直法为偏离垂直基准线的微距离测量，垂直基准线设置为经过基准点的铅垂线。
2.1.5液体静力水准测量方法
利用静止液面原理来传递高程的方法，可以测出两点或多点间的高差，即利用连通管原理测量各处容器内液面高差的变化以测定垂直位移。该法适用于建筑物基础、混凝土坝基础、廊道和土石坝表面的垂直位移观测。
2.1.6特殊监测方法
除了上述测量手段外，变形监测还包括一些专门测量技术手段，如应变测量、倾斜仪测量等。这些方法具有测量过程简单、容易实现自动化观测和连续监测、提供的是局部变形信息等特点。
2.2动态变形监测
2.2.1实时动态GPS测量方法
将一台GPS接收机安置在变形体外稳固处作为连续运行的基准站，另外一台或数台GPS接收机天线安置在变形点上作为流动站进行连续观测。GPS方法主要用于测定各种工程的动态变形（如风振、日照及其他动荷载作用下的变形）。该法具有连续性、实时性、自动化等特点。
2.2.2近景摄影测量方法
在变形体周围的稳定点上安置高精度数码相机，对变形体进行摄影，然后通过数字摄影测量处理获得变形信息。该法特点主要包括信息量丰富，可以同时获得变形体上大批目标点的变形信息;摄影影像完整记录了变形体各时期的状态，便于后续处理;外业工作量小，效率高，劳动强度低;可用于監测不同形式的变形，如缓慢、快速或动态的变形;观测时不需要接触被监测物体。
2.2.3地面三维激光扫描方法
利用地面三维激光扫描系统以一定间隔对变形体表面进行扫描，大量采集三维坐标数据（点云数据），通过去噪、拟合和建模，获得变形体的变形信息。需要站与站之间拼接时，在变形体周围要布置标靶。该法特点是包括信息全面和丰富;对变形体非接触测量;便于对变形体进行整体变形研究。
2.3位移测量方法
应力、应变和位移是监控量测的三个主要内容，埋设电子元件，采用专用的仪表可以测量应力、应变，应力和应变是结构内部的受力的反映，隶属于测试学，在岩土、地质学科应用较广。洞周收敛、拱顶下沉和地表沉降是位移测量方法的主要内容，作为检测的重点，直观迅速的反映了围岩形变，对位移测量的要求是快捷、高效、准确。但是对于这种高精度的要求，当前的测量方法是不易满足的。目前精度较高的测量方法为全站仪位移测量方法。
全站仪的诞生到现在也有几十年，换代速度是2—3年。每次换型，都提高了测量的精度和可靠性，降低了人为的误差，实现了测绘工作的自动化、数字化和内外业一体化。当前0.5"，1.5"，4"，10"是测量角度的精度。0.8mm+1ppm，3mm+2ppm，5mm+3ppm是测距的精度，侧程从1000米到几千米不等。这就满足了测绘工作的需要。
随着科技的进步，为新测量方法的开展提供了条件，Leica，SOHIA等为测量变形的主要仪器，该仪器具有高稳定性、高精度的优点，配合全站仪的反射片，可称为具有回复反射性能的反射膜片，丙烯酸脂是反射膜片的主要材质，背部为不干胶，厚约0.28mm，银灰色
在实际中，这些仪器的精度往往较标称精度高，采取有效的措施即可保证全站仪测量位移的实施。事实表明，自由设站测量模式下，一个测绘得到的位移测量精度普遍较低，但是如果采用双摆站观测模式，提高测绘次数，或者选择高精度全站仪，计算方法采用严密平差，则可提高全站仪自由设站方法位移量测精度，即达到0.5—1mm，对于隧道的检测要求即可满足了。
3、监测数据的处理
每期变形观测结束后，应依据测量误差理论和统计检验原理，对获得的观测数据及时进行平差计算和处理，并计算各种变形量。变形观测数据的平差计算中，应利用稳定的基准点作为起算点，使用严密的平差方法，剔除含有粗差的观测数据，确保平差计算所用的观测数据、起算数据准确无误。根据参考基准情况，变形监测网可采用固定基准的经典平差、拟稳点基准的拟稳平差、重心基准的自由网平差等方法进行平差计算，从而计算各种变形量，并进行精度评定。
4、结语
工程施工是影响到我国经济建设和社会发展的重要内容，必须加强工程的安全管理和质量控制。隧道施工是目前建设工程的难点，也是国际上研究的热点话题，其中隧道变形又是引起隧道施工出现障碍的主要问题。为了保证施工的安全进行，提升施工质量，需要运用先进的技术和方式对隧道变性进行客观准确的监测和控制，进而为优化隧道施工设计方案，保质保量完成工程项目奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]陈喜凤，黄腾，刘岭，韩易.组合后验方差检验法在地铁隧道变形监测中的应用研究[J].隧道建设，2013，01：33-37.
[2]王世杰，漆振华.客运专线大断面隧道变形监测技术应用研究[J].矿山测量，2013，01：79-81.
[3]刘绍堂，潘国荣.基于激光扫描的隧道变形监测的误差来源及变形分析[J].铁道工程学报，2013，05：69-74+81.
[4]沈圣，吴智深，杨才千，洪万，唐永圣，吴刚.基于分布式光纤应变传感技术的盾构隧道横截面收敛变形监测方法[J].土木工程学报，2013，09：104-116.