[發明專利]一種高精度壩基灌漿地層抬動檢測裝置

有效

• 申請號: 202010030920.3
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111058497B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 徐蒙;張浩翔;徐聰云;楊建勇;孫家波;馬海忠;王道明;徐力生
• 申請（專利權）人: 中南大學;華能瀾滄江水電股份有限公司
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 胡昌國

1.一種高精度壩基灌漿地層抬動檢測裝置，其特征在于由以下幾部分構成：

1） 螺管差動微位移傳感器

采用差動變壓器的原理，利用開磁路弱磁耦合機理設計灌漿工程地層抬動微位移傳感器為螺管線圈型差動變壓器，螺管差動微位移傳感器由圓筒線圈主體和銜鐵兩個獨立部件組成，圓筒線圈主體由磁性支架夾持靜止不動，由磁性支架與抬動測量孔主測桿鋼管相接，銜鐵固定在雙重檢測防震安全底座上，隨地層抬動的變化同步移動，銜鐵相對圓筒線圈主體產生運動位移；圓筒線圈主體的變壓器線圈繞制在由高密度玻璃充填聚合物的非鐵磁物質圓筒骨架上，變壓器的副邊為兩個結構尺寸和參數相同的線圈反向串接而成，原邊和副邊布局結構為：中間為原邊線圈，兩側為副邊線圈，三個線圈的外側均由高滲透性磁性外殼包住，最外邊由不銹鋼封裝成圓筒線圈主體；銜鐵置于圓筒線圈主體的中心，銜鐵隨地層抬動同步移動時，變壓器原副邊間的互感產生變化，使副邊線圈感應的電壓產生變化；

采用兩套參數結構完全相同的螺管差動微位移傳感器，其中上圓筒線圈主體和銜鐵一構成上傳感器，上傳感器用于檢測灌漿過程引起的地層抬動位移量，下圓筒線圈主體和銜鐵二構成下傳感器，下傳感器用于測量由于環境因素引起上金屬定位板發生位移的擾動位移量；

2） 雙重檢測防震安全底座

為防止銜鐵因環境因素而發生位移，造成抬動位移檢測失效，設計制作了兩個螺管差動微位移傳感器的雙重檢測防震安全底座，雙重檢測防震安全底座由上金屬定位板、夾緊接頭裝配套以及下金屬定位框架組成，下金屬定位框架的圓形底板通過膨脹螺釘和水平地面緊固連結，圓筒置于圓形底板上，最上面為圓形頂板，圓形底板、圓筒和圓形頂板三部分通過焊接組成鋼性結構，圓形底板中心有安裝銜鐵螺孔，用于旋入銜鐵裝配塊，銜鐵裝配塊為外螺紋圓柱狀金屬塊，圓筒側面有矩形操作孔，圓形頂板中心有圓孔，圓形頂板上表面有三個以圓形頂板中心點為中心、按 120°均勻分布的螺孔；上金屬定位板有水平泡，有一個用于穿過上傳感器信號線的通孔、一個M4螺孔和三個以上金屬定位板中心點為中心、按120°均勻分布的M10通孔，三個通孔與下金屬定位框架頂板的均勻分布螺孔對齊；在M4螺孔的底部有直徑為2.5mm用于穿過鉛錘線的通孔；下金屬定位框架與上金屬定位板通過三根長螺桿和彈簧墊圈套件裝配成一體，在螺桿臺階處有平墊片—彈簧墊圈—平墊片組成的套件，上金屬定位板置于螺桿臺階套件位置；上金屬定位板上底面有中心螺孔，用于旋入上傳感器的銜鐵一，由抬動檢測孔中與主測鋼管相連接的磁性支架夾持住上傳感器的上圓筒線圈主體，并將其套在銜鐵一外圍，上金屬定位板的下底面中心有M35內螺紋，用于旋入下夾緊接頭裝配套；

下夾緊接頭裝配套為φ35mm的金屬圓筒，上端外壁有M35的螺紋，用于旋入上金屬定位板底面的螺孔中，下端內壁有M32螺紋；下圓筒線圈主體通過下夾緊接頭與夾緊接頭裝配套相連,并將其套在銜鐵二外圍；夾緊接頭的下段加工有螺紋，下螺紋段包裹有彈性膠套，調節夾緊螺帽能夾緊下圓筒線圈主體，夾緊接頭上段加工有M35的螺紋，用于旋入夾緊接頭裝配套中，通過調節夾緊接頭的上螺紋調好下螺管差動微位移傳感器的零點、固定好檢測前的初始位置，銜鐵二螺孔、M4螺孔的底部用于穿過鉛錘線的通孔、夾緊接頭裝配套和夾緊接頭垂向中心線共線；

3）地層抬動檢測系統顯示與報警

灌漿過程檢測的終端是抬動自動記錄儀，兩個螺管差動微位移傳感器副邊輸出的交流信號輸入記錄儀主機的相敏檢波器，轉換成直流電壓，經低通濾波器去交流成分得到直流模擬信號，再經V/A轉換芯片轉換成4-20mA電流，通過計算機進行4-20mA電流和0-4mm位移量轉換計算，再進行抬動位移量和擾動位移量的合并分析計算，最后在抬動窗口顯示出真實抬動數據。

2.如權利要求1所述的高精度壩基灌漿地層抬動檢測裝置，其特征在于：所述的上圓筒線圈主體和下圓筒線圈主體外徑為φ18mm，長度150mm，中心為一個直徑6mm,高度60mm圓空洞，套在銜鐵一和銜鐵二外。

3.如權利要求1所述的高精度壩基灌漿地層抬動檢測裝置，其特征在于：所述的夾緊接頭由不銹鋼制成，其上段加工有長20mm的M35螺紋，用于旋入夾緊接頭裝配套中；下段加工有螺紋，螺紋與夾緊螺帽緊配合設計制作，下螺紋段包裹有長10mm的彈性膠套，調節夾緊螺帽能夾緊直徑15mm的圓筒線圈主體，通過調節夾緊接頭的上螺紋調節下螺管差動微位移傳感器的零點、固定好檢測前的初始位置。