[发明专利]岩土体内部位移量测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩土体内部位移量测系统。

背景技术

岩土体模型试验是岩土工程应用及研究中非常重要的一种手段，具有准确直观、同实际情况符合性好等优点，近些年来被广泛使用。岩土体模型试验的一个重要环节就是岩土体内部的数据采集。但是对于岩土体内部的很多信息的采集非常困难，尤其是岩土体内部的位移场变化数据的准确采集，一直缺少简便而精确的手段。

申请号为201010607907.6的中国专利公开了一种可用于现场测量井巷、隧道及地基工程中围岩或基础内部沿钻孔轴向位移量的岩土钻孔多点位移计，主要由锚头、外伸型或凸起状弹簧片和测尺组成。在施工现场有条件钻孔的位置可以进行测量，但成本较高，本身所需要的空间较大，不便于应用在岩土体模型试验中。

申请号为201010203996.8的中国专利公开了一种基于霍尔效应的岩土地下位移测量方法及装置，是由多个测量单元(由永磁体或电磁铁，霍尔传感器组成)串接而成。根据霍尔传感器的输出电压的变化计算得到两个相邻测量单元的位移量和位移方向，从而得到岩土地下位移量和位移方向。但测量单元体积较大，不适合用在按一定相似比缩小的岩土体模型试验中，而且布设要求较高，对传感器的稳定性要求也较高，成本也较高。

申请号为201010607907.6的中国专利公开了一种岩土体表面位移实时监测装置及监测方法，用于基坑或边坡等岩土体的位移或变形监测，其包括：基准点锚固系统、测量系统和数据采集系统。只可实现岩土体表面位移的监测，但对其内部的位移无法直接进行测量，且只能用于现场监测。

申请号为200720185351.X的中国专利公开了一种量测岩土体两点间距离变化的岩土位移直读仪，它包括测线、固定基座、读数窗口、尺盘、固定外壳、收紧弹簧、轴和绕线盘。此专利虽然结构简单，但自动化程度低，只能人工读数，工作量大，受到施工现场和试验条件的限制。

申请号为200810138973的中国专利公开了一种用于地质力学模型试验的微型内置悬臂梁式位移计，包括弹簧片、合金丝绳、应变片、调节螺栓、固定装置、信号接收处理装置等，合金丝绳的两端分别连接于弹簧片上端和模型内部测点处。该位移测量系统为机械式原理测量，精度不高，无法自动化测量。

现有的与本发明相近的技术针对岩土工程施工或运营现场测量的居多，而且体积较大，成本高，不适用于按一定相似比缩小的岩土体模型试验。已有的可用于岩土体模型试验的测量系统在对岩土体的扰动性、精度、操作性及自动化程度上还有很大欠缺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于岩土体模型试验的岩土体内部位移量测系统，该系统能实现岩土体内部位移量测的低扰动、高精度和数据的自动采集、传输与记录。

为解决上述技术问题，本发明岩土体内部位移量测系统包括测量单元，测量单元与数据采集单元连接，数据采集单元与终端设备连接；测量单元包括锚固头，锚固头通过合金丝与一光栅尺连接，光栅尺与数据采集单元连接。

埋入岩土介质的锚固头体积小、重量轻，与介质贴合紧密，与周围介质发生相同方向和大小的位移；合金丝本身变形小，与介质的摩阻系数非常小，对岩土体本身性质扰动小，所获得的位移结果更接近实际值；光栅尺的最小测量单位可以达到μ米级别；数据采集单元与终端设备能自动采集、传输与记录所需数据；该系统能实现岩土体内部位移量测的低扰动、高精度和数据的自动采集、传输与记录。

优选的，测量单元还包括一支架，支架上固定有滑轮组，合金丝绕在滑轮组上。在岩土体模型试验仪器或场地限制条件下，可以通过滑轮组来改变合金丝的走向与位置。

优选的，数据采集单元连接多个测量单元，数据采集单元集合多个测量单元的信号数据发送至终端设备。数据采集单元具有稳定、灵活、方便的优点，采样率高，方便与任何终端设备直接相连，可拆装单元可以根据需要进行模块化的任意数量的组装。

优选的，锚固头与合金丝通过一锁紧螺栓连接。该锁紧螺栓保证了锚固头与合金丝不易发生脱离和滑动。

优选的，锚固头面向合金丝的表面设有多个凹槽。该凹槽增加了介质材料对锚固头的阻力，使锚固头在介质材料中不容易发生相对位移。