[發明專利]任意傾角鉆孔變形量測方法

有效

• 申請號: 201711088647.4
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107941137B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 尤志瓏;崔爽
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 37219 濟南金迪知識產權代理有限公司
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種任意傾角鉆孔變形量測方法，它首先將鉆孔測斜儀的探頭進行成一個由可變形材料做成的中空彈狀殼體，中空彈狀殼體外側設有四個外凸的導向滑條，在中空彈狀殼體空腔的內側黏貼有四個電阻應變片，并由導線引出；然后在待測的巖土體位置施工任意角度的鉆孔，將探頭裝入測斜管中進行探測，將各測點量測的應變值減去對應的初次應變值即為本次的各測點應變值，根據這些應變值算出各測點的橫向位移值。本發明可量測任意角度鉆孔的橫向位移，大大地擴展鉆孔位移監測的應用范圍，對完善巖土工程的監測方法有重要的意義。

技術領域

本發明涉及交通、水利水電、礦山及城市建設的隧道、邊坡和基坑等巖土工程。

背景技術

在巖土工程中，往往必需關注巖土體內部的變形。例如，邊坡工程和基坑工程，通過監測巖土體內部的變形及發展動態，可以對巖土體的穩定性進行判斷和預測，及時發現問題，防范于未然。

監測巖土體內部的變形方法很多，主要是通過鉆孔深入到巖土體內部，采用某種位移傳感器進行量測，但是這些量測方法都存在著一定的局限性。例如：采用圍巖內部多點位移計進行量測，可量測鉆孔中個點與孔口的相對位移，缺不能量測鉆孔的橫向位移。

目前本領域常用的鉆孔測斜儀是一種用于測量鉆孔、基坑、地基基礎、墻體和壩體坡等工程構筑物的頂角、方位角的儀器。一般由探頭、電纜、數據采集儀(讀數儀)組成。測斜儀使用時，首先需要預埋測斜管，通過測量測斜管軸線與鉛垂線之間的夾角變化，從而計算土體在不同高程的水平位移。雖然采用鉆孔測斜儀可量測鉆孔的變形，但要求鉆孔應基本處于與地面垂直的位置，給實際應用帶來很大的限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種任意傾角鉆孔變形量測方法，可量測任意角度鉆孔的橫向位移，大大地擴展鉆孔位移監測的應用范圍，對完善巖土工程的監測方法有重要的意義。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種任意傾角鉆孔變形量測方法，其特征在于：

第一步：將鉆孔測斜儀的探頭進行改進

改進后的探頭是一個由橡膠等可變形材料做成的中空彈狀殼體，中空彈狀殼體外側設有四個外凸的導向滑條，在中空彈狀殼體空腔的內側黏貼有4個電阻應變片，并由導線引出；

第二步：安裝鉆孔測斜儀

在待測的巖土體的適當位置按照現有鉆孔施工方法施工鉆孔，鉆孔角度可根據要求任意選擇；在鉆孔中安設帶有導向槽的測斜管,將探頭與連接桿連接好后裝入測斜管中，使探頭外側的導向滑條能在測斜管中的導向槽滑動，由連接桿上的標尺確定探頭在鉆孔中的位置；

為了保證導向滑條能在測斜管中的導向槽自由滑動，在導向槽中涂覆有硅油。

上述電阻應變片可選用BF350-10AA箔式單軸長柵型電阻應變片。

第三步：將上述黏貼有電阻應變片探頭的導線引出接入鉆孔測斜儀的量測電路，為了提高量測精度，可將四個電阻應變片組成全橋電路進行量測。調至平衡后，從距離孔口內200mm開始，采用等間距采集方式每間隔一段距離測一次應變值，并記錄測點點號及相應的各初次應變值；經歷一段時間后，鉆孔發生變形，使用同樣的方法再次進行量測。將本次各測點量測的應變值減去對應的初次應變值即為本次的各測點應變值，根據這些應變值算出各測點的橫向位移值，由各測點的橫向位移值繪制出鉆孔橫向變形圖：具體方法如下：

設鉆孔沿軸線x方向產生的橫向變形曲線為y(x)，則鉆孔橫截面轉角(即斜率)方程應為轉角變化率應為：

設采集間距為s，靠近孔口的首點標記為i＝0，以下依次標記為i＝1、2、3…n；設第i點的轉角變化率為t_i,，則t_i由下式確定：