[發明專利]雙軸傾角定位深層位移監測裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201610478971.6
• 申請日: 2016-06-28
• 公開（公告）號: CN107543515A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 廖孟光;李羲;李朝奎;卜璞;李楊
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及工程監測技術領域，尤其是深層位移監測技術領域。

背景技術

深層位移監測是指利用儀器設備監測大地內部水平運動，如不穩固的邊坡或挖土工程周圍的測向運動，軟土地基處理，堤壩，芯墻穩定性，鉆孔設置的偏差，打樁引起的土體位移，以及回填筑堤和地下工程的土體沉陷，也可用于沿海、江邊重力存放物場的土層變化等。

儀器設備

測斜儀。一般測斜儀由探頭、電纜、數據采集儀(讀數儀)組成。探頭的傳感器型式有伺服加速度計式、電阻應變片式、鋼弦式、差動電阻式等多種型式，目前使用最多的是伺服加速度式。國內有航天部33 所生產的CX 系列，國外有美國SINCO 公司的數字測斜儀，瑞士的PRIVEC 等。

內壁有導槽的測斜管，由測斜管、連接管、管座、管蓋組成。測斜管是用聚氯乙烯、ABS 塑料、鋁合金等材料制成，管內有互成90 度四個導向槽，國產塑料測斜管尺寸多為：內徑Φ58mm，徑Φ70mm、長度分2m，3m，4m 三種。塑料連接管多采用市場上出售的聚氯乙烯塑料管制成，還可用軟的萬能接頭相連。連接管的尺寸為內徑Φ70mm，外徑Φ82mm，長度分300，400mm兩種。在管壁的兩端銑制有滑動槽各4 條或僅一端銑制滑動槽4 條，各槽相隔90 度。管座位于測斜管底端，與管外徑匹配，防止泥砂從管底端進入管內的一個安全護蓋。管蓋用于保護測斜管管口，防止雜物從管口掉入管內影響正常觀測工作也由聚氯乙烯制成，其外形尺寸同管座。

監測儀器工作原理

測斜儀的工作原理是測量測斜管軸線與鉛垂線之間的夾角變化量，從而計算出土層各點的水平位移大小。通常在壩內埋設一垂直并互成90°四個導槽的管子，當管子受力發生變形時，將測斜儀探頭放入測斜管導槽內，逐段(一般50cm 一個測點) 量測變形后管子的軸線與垂直線之間的夾角，并按測點的分段長度，分別求出不同高程處的水平位移增量，然后由測斜管底部測點開始逐段累加，可得任一高程處的實際位移，最后求出管口累積水平位移。

現有深層位移監測裝置存在以下問題。

1. 測量效率低，測量過程費時費力。每次只能測量一個方向的角度，且花費時間較長，如一個深20m的測斜監測點需正測、反測共80個讀數（每隔0.5m讀數一次），每次讀數一定要等候電壓值穩定才能讀數，確保讀數準確性，一個監測點需要2個熟練的技術員測量半個小時左右，一天只能觀測測斜監測點20個左右。

2. 不能保證測點間隔一定。首先，僅依靠視覺識別繩上的標識，工人拉繩的間距存在誤差；其次，及時拉繩每次間隔一定，由于測斜管具有一定的曲度，不能保證測斜管內部的測角儀器上升與間隔相等的高度。

發明內容

本發明所要解決的問題是提高深層位移測量效率和測量準確度。

雙軸傾角定位深層位移監測裝置，包括折線桿、若干傾角傳感器或測斜儀、接收器，折線桿由若干短桿通過鉸鏈首尾連接而成，鉸鏈為萬向鉸鏈，每一短桿上均安裝傾角傳感器或測斜儀，傾角傳感器或測斜儀與接收器通過有線或無線的方式相連。

優選地，短桿上長度方向的垂直截面為圓形。

優選地，各短桿尺寸相同，長度、截面直徑依次為490-1010mm、40-68mm。

優選地，每一短桿上均安裝一傾角傳感器。

優選地，傾角傳感器為雙軸傾角傳感器。

優選地，所有傾角傳感器在安裝在短桿上之前均已水平調零。

優選地，傾角傳感器安裝時其水平調平平面與短桿長度方向垂直。

優選地，短桿上安裝有兩對滑輪。

優選地，當傾角傳感器與接收器通過無線的方式相連時，傾角傳感器內置有無線信號發射模塊，接收器內置有無線信號接收模塊。

該裝置的使用方法如下：

(1). 測量測斜管的初始位置，包括如下步驟：

a. 將折線桿插入測斜管底部；b. 在接收器上讀取各傾角傳感器的傾角值；c. 以測斜管底部為基點，結合折線桿上相鄰兩鉸鏈之間的距離、傾角值，計算確定測斜管位置；

(2). 測量測斜管的當前位置，步驟同(1)；

(3). 根據上述測得的測斜管的當前位置和初始位置，計算測斜管的傾斜程度。

該裝置有益效果如下：1. 測量效率高，將折線桿打開插入測斜管底部讀取每一短桿的傾斜角度即可一次計算測定測斜管的位置；2. 各短桿通過鉸鏈相連，測點嚴格連續，測量準確度高；3. 將裝置固定在測斜管內，可實時監測測斜管各點的位置和傾斜程度；4. 由于轉球可各向轉動，可同時測量水平兩軸方向的位移。

附圖說明