[實(shí)用新型]二維矢量巖土凍脹融沉計(jì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420133253.1
• 申請(qǐng)日: 2014-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203755286U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳艷;周富強(qiáng);何建村;郭謹(jǐn);戴燦偉;沈志剛;鄧建偉;曲傳勇;田偉;孟波;毛建剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新疆水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): E02D1/00
• 分類號(hào): E02D1/00
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務(wù)所 65106
• 代理人: 孟偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種二維矢量巖土凍脹融沉計(jì)，屬于一種監(jiān)測(cè)巖土監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)

目前關(guān)于嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)巖土凍脹量的監(jiān)測(cè)手段主要有以下三種：（1）高程觀測(cè)的方法:凍脹量采用觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行高程觀測(cè)，測(cè)量?jī)x器為水準(zhǔn)儀，觀測(cè)基點(diǎn)引用國(guó)家高程三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)水準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)觀測(cè)豎向位移，以此作為凍脹量變化值。此觀測(cè)方式存在的問(wèn)題是：凍脹往往發(fā)生在冬季嚴(yán)寒的氣候條件下，受觀測(cè)人員的精力和工作狀態(tài)的影響，觀測(cè)精度很難保證；每次觀測(cè)間隔時(shí)間太長(zhǎng)，凍脹量的變化過(guò)程和最大凍脹量難以及時(shí)地觀測(cè)到；以豎向變形量單方面代替凍脹量，違背了渠道凍脹量發(fā)生、發(fā)展的變化機(jī)理。（2）簡(jiǎn)單以法向方向上的位移量代替凍脹量類的監(jiān)測(cè)儀器是另一類較為普遍的監(jiān)測(cè)儀器的工作原理，如通過(guò)位移計(jì)的改裝，加長(zhǎng)傳遞桿，儀器按照法向方向埋設(shè)于凍土部位。該做法的不足是：儀器底部的基準(zhǔn)點(diǎn)不能準(zhǔn)確地予以固定；儀器自身受土體的應(yīng)力應(yīng)變的約束較大；忽略了切向方向上的凍脹變形量。（3）儀器觀測(cè)方法：目前典型的、比較常用的監(jiān)測(cè)儀器是多深度凍土凍脹融沉測(cè)量?jī)x，例如專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01220438574.3的專利所公開(kāi)的一種“多深度凍土凍脹融沉測(cè)量?jī)x”。 該類型的儀器主要是通過(guò)測(cè)量錨頭與沉降板之間的相對(duì)垂直位移變化， 從而換算出各種建筑的基礎(chǔ)凍脹變形量。特點(diǎn)是在圓盤上開(kāi)有多個(gè)孔，每個(gè)孔內(nèi)設(shè)置有一個(gè)纖維探測(cè)管，每個(gè)纖維探測(cè)管的上部管內(nèi)設(shè)置有一個(gè)感應(yīng)器，每個(gè)纖維探測(cè)管內(nèi)注有防凍液，浮漂漂浮在防凍液上，浮漂通過(guò)浮漂線與感應(yīng)器連接，從而測(cè)量?jī)鐾羶雒浟俊５擃悆x器存在的問(wèn)題是：受土體豎向沉降量的影響，儀器底部的基準(zhǔn)點(diǎn)不能準(zhǔn)確地予以固定；防凍液受溫度的影響較大；儀器自身受土體的應(yīng)力應(yīng)變的約束較大，以上因素影響了其觀測(cè)精度，觀測(cè)值不能真實(shí)反應(yīng)巖土凍脹量。

現(xiàn)有的觀測(cè)儀器及方法所面臨的共同問(wèn)題是：均是以一維豎向變形量（或法向變形量）單一方向作為凍脹融沉量，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能代表真實(shí)變化值，不能準(zhǔn)確的反映渠道凍脹量發(fā)生、發(fā)展的變化機(jī)理。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于，提供一種在二維平面內(nèi)同步監(jiān)測(cè)切向和法向凍脹變形量的二維矢量巖土凍脹融沉計(jì)，由集成在外殼體內(nèi)腔的角度感應(yīng)裝置、位移感應(yīng)裝置和溫度感應(yīng)裝置組成，渠道或斜坡在較大凍脹力的作用下,沿法線和切線方向?qū)a(chǎn)生較大的變形，通過(guò)監(jiān)測(cè)角度和位移的變化量，解算凍脹融沉變形沿法向和切向方向的變形量或凍脹融沉變形的矢量，從而在二維平面內(nèi)同步監(jiān)測(cè)切向和法向凍脹融沉變形量，測(cè)定巖土的凍脹融沉量，達(dá)到監(jiān)測(cè)凍脹融沉變形的目的。該二維矢量巖土凍脹融沉計(jì)克服了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法以一維豎向變形量或法向變形量單一方向作為凍脹融沉量的技術(shù)缺陷，同時(shí)具備溫度監(jiān)測(cè)功能。可為嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)渠道斜坡的凍脹融沉變形提供可靠、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型所述的二維矢量巖土凍脹融沉計(jì)，該凍脹融沉計(jì)（13）是由外殼體（6）、位移傳動(dòng)桿（5）、固定桿（12）、頂部錨固端（7）、測(cè)量電纜出口（8）、密封空腔（9）、密封堵頭（10）、位移錨固端（11）、巖土斜坡或渠道（14）、測(cè)量電纜（15）、端口（16）、位移感應(yīng)端（17）、外接監(jiān)測(cè)設(shè)備（20）和集成于密封空腔（9）內(nèi)的感應(yīng)裝置組成，所述的感應(yīng)裝置包括角度感應(yīng)裝置、位移感應(yīng)裝置和溫度感應(yīng)裝置，角度感應(yīng)裝置由角度傳感器（1）和與之連接的角度采樣電路（4）組成；位移感應(yīng)裝置由位移傳動(dòng)桿（5）和位移傳感器（2）組成；溫度感應(yīng)裝置為感應(yīng)外界環(huán)境溫度變化的溫度傳感器（3）；所述的角度、位移和溫度感應(yīng)裝置均通過(guò)測(cè)量電纜（15）與外接監(jiān)測(cè)設(shè)備（20）連接。

在密封空腔（9）內(nèi)分別固定有密封堵頭（10）、角度傳感器（1）、角度采樣電路（4）、溫度傳感器（3）和位移傳感器（2），測(cè)量電纜（15）通過(guò)密封堵頭（10）與角度傳感器（1）、角度采樣電路（4）、溫度傳感器（3）和位移傳感器（2）串接。

在外殼體（6）的一端開(kāi)有端口（16），位移傳動(dòng)桿（5）通過(guò)端口（16）與位移傳感器（2）上的位移感應(yīng)端（17）連接固定并與其聯(lián)動(dòng)，位移傳動(dòng)桿（5）在端口（16）上伸縮移動(dòng)，在端口（16）的一端設(shè)有位移錨固端（11）。

在外殼體（6）的頂部連接固定若干個(gè)不同長(zhǎng)度的可拆裝的固定桿（12），固定桿（12）的一端為螺紋絲扣（19），固定桿（12）的另一端設(shè)有頂部錨固端（7），在外殼體（6）的頂部開(kāi)有與螺紋絲扣（19）相吻合的螺紋絲套（18）。

在外殼體（6）上開(kāi)有測(cè)量電纜出口（8），測(cè)量電纜（15）通過(guò)測(cè)量電纜出口（8）連接到外接監(jiān)測(cè)設(shè)備（20）。

附圖說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型剖面圖；