GNSS監(jiān)測站在隧道變形監(jiān)測中的應用

隧道變形可能由地質條件變化、施工影響、長期使用等多種因素引發(fā)，若未能及時察覺和處理，會對隧道的安全使用構成嚴重威脅。而GNSS監(jiān)測站為隧道變形監(jiān)測提供了高效、精準的解決方案。

GNSS監(jiān)測站的工作基于全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，通過接收多顆導航衛(wèi)星發(fā)射的信號來實現定位。衛(wèi)星持續(xù)向地面發(fā)射包含時間、位置等關鍵信息的導航電文，GNSS監(jiān)測站中的接收機對這些信號進行接收和處理。由于衛(wèi)星在太空中的軌道位置是精確已知的，利用信號從衛(wèi)星傳播到監(jiān)測站接收機的時間，結合光速不變原理，就能通過特定算法計算出監(jiān)測站與衛(wèi)星之間的距離。同時接收多顆衛(wèi)星的信號，依據三角測量原理，便可精確解算出監(jiān)測站的三維坐標。

在隧道變形監(jiān)測中應用GNSS監(jiān)測站，首先要合理布置監(jiān)測點。在隧道的拱頂、邊墻等關鍵部位設置監(jiān)測點，這些位置最能直觀反映隧道結構的變形情況。在地鐵隧道中，沿隧道縱向每隔一定距離就在拱頂和兩側邊墻安裝GNSS 監(jiān)測設備，構成一個完整的監(jiān)測網絡，全面監(jiān)測隧道各部位的變形信息。

GNSS監(jiān)測站以設定的時間間隔持續(xù)采集數據?？筛鶕淼赖木唧w情況，如施工進度、地質條件復雜程度等，靈活調整采集頻率，從幾分鐘到幾小時不等。在隧道施工的關鍵時期，如盾構推進過程中，提高數據采集頻率，以便及時發(fā)現因施工引發(fā)的隧道變形。采集到的數據包含監(jiān)測點的三維坐標信息，這些原始數據是后續(xù)分析的基礎。

數據處理是GNSS 監(jiān)測站監(jiān)測隧道變形的重要環(huán)節(jié)。由于衛(wèi)星信號在傳播過程中會受到多種因素干擾，如大氣延遲、多路徑效應等，導致原始數據存在一定誤差。因此，需運用差分定位技術來提高數據精度。差分定位技術需在監(jiān)測區(qū)域內設置一個或多個已知精確位置的基準站?；鶞收窘邮招l(wèi)星信號并計算自身坐標，將其與已知精確坐標進行對比，得出誤差信息。然后將這些誤差信息發(fā)送給監(jiān)測站，監(jiān)測站利用這些信息對自身接收到的衛(wèi)星信號進行修正，從而有效消除衛(wèi)星鐘差、大氣延遲等誤差源，大幅提高監(jiān)測精度，實現毫米級甚至亞毫米級的監(jiān)測精度。通過對處理后不同時刻的監(jiān)測點坐標進行對比分析，計算出坐標變化量，就能準確得知隧道在各個方向上的變形情況，如位移、沉降、收斂等。

通過對隧道變形的精準監(jiān)測，能及時發(fā)現潛在安全隱患，為隧道的安全施工與運營提供保障。