[發明專利]一種路基水平位移與豎向位移綜合測試系統

無效

• 申請號: 201410582893.5
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104264651A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李曙光;冷景巖;張利國;陳則連;喬平;李季宏;趙潤濤;耿殿魁;雷曉雨;葉鵬;劉東
• 申請（專利權）人: 鐵道第三勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00;E02D33/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 崔立增

技術領域

本發明涉及鐵路路基位移測試設備。

背景技術

鐵路路基變形是需要嚴格控制的，在鐵路路基修建過程中以及工后運營階段，應進行必要的路基水平位移及豎向位移觀測，以判斷路基變形是否在合理的范圍內，保證行車的安全和舒適。

現有的路基水平位移及豎向位移的測量是采用兩套測試設備進行，分別在路基鉆孔埋設測試管，利用各自的測試探頭進行測試。

現有的水平位移測量設備包括測試管、內置角度傳感器的測量探頭和電纜連接角度傳感器的水平位移顯示儀。測量探頭的導輪卡在測試管凹槽內并能沿凹槽滑動，測量探頭上下移動過程中，探頭內的角度傳感器測出探頭通過的測點處測試管軸線偏移角度，再由水平位移顯示儀顯示測點處路基水平位移。

現有的豎向位移測量設備包括測試管、沉降磁環、內置磁場強度傳感器的測量探頭和電纜連接測量探頭的測試儀。測試管管外套放多個磁環，測量探頭內的傳感器探測到磁環磁場信號傳至采集儀，測試儀發出聲響，從而確定磁環位置，將同一測點的兩次測試數據進行對比即可得出該點的路基豎向位移。

現有的采用兩套測試設備進行的路基測試方法存在以下問題：1、分別鉆孔、設置不同的測試管，并采用各自的測試設備，資源較為浪費；2、豎向位移測試設備中探頭靠近磁環時測試儀發出聲響，測試人員聽到聲音后進行數據采集，存在誤差、延遲和不準確性；3、路基修建過程中需要對兩套設備進行保護，給施工帶來不便，增加了觀測成本；4、更關鍵的是，兩個觀測項目的測點不能處于空間上的同一位置，對于分析同一點的空間變形時，只能近似認為兩套測試項目中的相鄰測點處于同一位置，由此造成了數據分析的不準確，影響路基的變形評估。

發明內容

針對現有的采用兩套測試設備進行路基測試的方法存在的問題，本發明推出路基水平位移與豎向位移綜合測試系統，其目的在于將水平位移及豎向位移測試設備集成為一套系統，只需一個路基鉆孔埋設測試管，由在測試管內移動的探頭同時測試路基水平位移及豎向位移，且增加電磁強度顯示儀，便于精確探測磁環位置。

本發明涉及的路基水平位移與豎向位移綜合測試系統，包括測試管、沉降磁環、測量探頭、雙芯電纜、電磁強度顯示儀、水平位移顯示儀。測試管豎直設置在路基鉆孔內，測試管外部套放沉降磁環，測量探頭設置在測試管內，測量探頭內的角度傳感器及磁場強度傳感器通過雙芯電纜分別與水平位移顯示儀、電磁強度顯示儀連接。

設置在路基鉆孔內的測試管為PVC圓管，測試管內壁沿管身縱向設置兩條凹槽軌道，兩條凹槽軌道沿測試管中心對稱設置。

沉降磁環為圓環結構，內徑略大于測試管外徑，沿測試管外部的管周套放，每0.5m深度套放一個沉降磁環。

沉降磁環圓環外周設置向外且向上方伸出的鋼片，鋼片嵌入周圍土體，使沉降磁環能與周圍土層共同沉降。

沉降磁環圓環內周布置磁鐵，形成磁場環境。

測量探頭為圓柱體結構，前、后部位布置各設置一組導向輪，兩組導向輪的間距為0.5m。每組導向輪設有2個滾輪，分別置于測量探頭兩側，滾輪卡入測試管凹槽軌道內，可使測量探頭在測試管內豎向移動。

測量探頭內部設置角度傳感器和磁場強度傳感器。角度傳感器和磁場強度傳感器通過雙芯電纜分別與水平位移顯示儀和電磁強度顯示儀連接，角度傳感器連接水平位移顯示儀，磁場強度傳感器連接電磁強度顯示儀。

水平位移顯示儀通過換算測量探頭內部角度傳感器測得的偏移角度與前后導輪的距離計算出測點在水平方向偏移值，并顯示出來。

電磁強度顯示儀可以顯示出測量探頭內部磁場強度傳感器測得的沉降磁環磁場信號。

雙芯電纜為兩芯線分離的電纜，電纜外敷皮表面標有刻度。

本發明涉及的路基水平位移與豎向位移綜合測試系統應用時，測試管放入路基預定位置處的鉆孔內，同時進行測試管外周磁環的逐個套放與鉆孔的回填。進行測量時，將測量探頭放入測試管并將探頭導輪卡入測試管凹槽軌道內，然后使測量探頭沿管身向下移動。

當測量探頭內磁場強度傳感器探測到磁環磁場時，產生電磁信號并通過電纜傳送至電磁強度顯示儀，測試人員根據電纜上的刻度數值確定磁環的豎向位置；同時，測量探頭內部的角度傳感器將測得的探頭傾斜角度信號通過電纜傳送至水平位移顯示儀，水平位移顯示儀換算前后導輪的距離與該角度關系計算出測點在水平方向偏移值。根據所測磁環豎向位置數據和測點水平方向偏移值與歷史數據對比，可以得出該處路基豎向位移及水平位移值。