[发明专利]一种高精度坝基灌浆地层抬动检测装置

说明书

一种高精度坝基灌浆地层抬动检测装置，由两个螺管差动微位移传感器、双重检测防震安全底座和地层抬动检测系统显示与报警三部分组成。装置中把螺管差动微位移传感器分解成圆筒线圈主体和衔铁两个独立部件,上螺管差动位移传感器用于测量灌浆时地层抬动的位移量，下螺管差动位移传感器用于测量由于环境因素引起上金属定位板的扰动位移量。双重检测防震安全底座由膨胀螺钉固定在水泥地面上；抬动记录仪完成抬动位移和扰动位移信号的处理、显示和报警，包括高稳幅激励源、用于传感器输出信号处理的相敏检波器和V/A转换电路。本发明能够适应灌浆工程恶劣环境，结实耐用，提高了检测的稳定性和连续性，显著降低了抬动检测的失效率，具有很高分辨率。

技术领域

本发明属于水利水电工程与地基与基础处理工程领域，特别是专为灌浆工程中检测受灌地层产生微位移（抬动）的一种高精度检测装置。

背景技术

灌浆工程中，受灌地层的抬动位移都是各种规范中规定必须要检测的一个重要参数，并要求每一个灌浆段的地层抬动累计位移量不能超过2000μm。目前灌浆现场使用较多的是机械千分表，光栅或容栅结构的电子千分表。机械式千分表读数困难且几乎都为间断的读数，光栅容栅电子千分表由于都是栅式结构，在灌浆现场很容易损坏，不适合在环境恶劣的灌浆工地现场使用。

规范要求抬动位移的分辨率是1/1000mm，即1μm，现在灌浆施工中，即使检测表头或位移传感器的技术指标能满足要求，但传感器一般都采用一体式弹性结构，现场环境因素如钻机和水泵工作时的机械振动、钻进过程中起下钻具、敲击岩芯、以及搬运设备，施工车辆的运动，都会使抬动微位移传感器产生异动，出现虚假计数。实际灌浆施工中，由于这些外部原因所导致的抬动检测失效率高，使抬动检测形同虚设。改变常规机械式表头和抬动微位移传感器一体式弹性检测原理及结构，研制一套性能可靠稳定、高精度、抗震动能力强的配套安装及检测装置，是灌浆工程地层抬动检测必须首要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一套能够适应灌浆工程恶劣环境，结实耐用，且又具有高分辨率，使用方便的地层抬动检测装置，取代现有的机械千分表、栅式结构的地层抬动检测系统。

本发明主要包括以下几个部分：

1）螺管差动微位移传感器

采用差动变压器的原理，研制一套专用灌浆工程地层抬动微位移传感器，结构为螺管线圈型差动变压器，包括圆筒线圈主体和衔铁两个独立部分。传感器利用开磁路弱磁耦合机理设计，变压器副边为两个结构尺寸和参数相同线圈反向串接而成，线圈绕制方式中间为原边线圈，两侧为副边线圈。地层抬动时，圆筒线圈主体和抬动检测孔主测杆静止不动，衔铁固定在防震安全底座上整体随地层抬动的变化同步移动，即衔铁相对圆筒线圈主体运动位移。变压器原副边之间的互感产生变化，从而使副边线圈感应的电压产生变化。

本发明包括两套参数结构完全相同的螺管差动微位移传感器。其中，上圆筒线圈主体和衔铁一构成上传感器，上传感器用于检测灌浆过程引起的地层抬动位移量。下圆筒线圈主体9和衔铁二构成下传感器，下传感器用于测量由于环境因素引起上金属定位板发生位移的扰动位移量。

2）双重检测防震安全底座