GNSS监测站在隧道变形监测中的应用

隧道变形可能由地质条件变化、施工影响、长期使用等多种因素引发，若未能及时察觉和处理，会对隧道的安全使用构成严重威胁。而GNSS监测站为隧道变形监测提供了高效、精准的解决方案。

GNSS监测站的工作基于全球导航卫星系统，通过接收多颗导航卫星发射的信号来实现定位。卫星持续向地面发射包含时间、位置等关键信息的导航电文，GNSS监测站中的接收机对这些信号进行接收和处理。由于卫星在太空中的轨道位置是精确已知的，利用信号从卫星传播到监测站接收机的时间，结合光速不变原理，就能通过特定算法计算出监测站与卫星之间的距离。同时接收多颗卫星的信号，依据三角测量原理，便可精确解算出监测站的三维坐标。

在隧道变形监测中应用GNSS监测站，首先要合理布置监测点。在隧道的拱顶、边墙等关键部位设置监测点，这些位置最能直观反映隧道结构的变形情况。在地铁隧道中，沿隧道纵向每隔一定距离就在拱顶和两侧边墙安装GNSS 监测设备，构成一个完整的监测网络，全面监测隧道各部位的变形信息。

GNSS监测站以设定的时间间隔持续采集数据。可根据隧道的具体情况，如施工进度、地质条件复杂程度等，灵活调整采集频率，从几分钟到几小时不等。在隧道施工的关键时期，如盾构推进过程中，提高数据采集频率，以便及时发现因施工引发的隧道变形。采集到的数据包含监测点的三维坐标信息，这些原始数据是后续分析的基础。

数据处理是GNSS 监测站监测隧道变形的重要环节。由于卫星信号在传播过程中会受到多种因素干扰，如大气延迟、多路径效应等，导致原始数据存在一定误差。因此，需运用差分定位技术来提高数据精度。差分定位技术需在监测区域内设置一个或多个已知精确位置的基准站。基准站接收卫星信号并计算自身坐标，将其与已知精确坐标进行对比，得出误差信息。然后将这些误差信息发送给监测站，监测站利用这些信息对自身接收到的卫星信号进行修正，从而有效消除卫星钟差、大气延迟等误差源，大幅提高监测精度，实现毫米级甚至亚毫米级的监测精度。通过对处理后不同时刻的监测点坐标进行对比分析，计算出坐标变化量，就能准确得知隧道在各个方向上的变形情况，如位移、沉降、收敛等。

通过对隧道变形的精准监测，能及时发现潜在安全隐患，为隧道的安全施工与运营提供保障。