[发明专利]一种自动量测渠道全断面冻胀变形的仪器及测量安装方法

说明书

本发明公开了一种自动量测渠道全断面冻胀变形的仪器及其测量安装方法，该仪器以基准桩为不动点，通过自动测量平铺于渠道全断面的测量模块读数，实现对渠道整个断面冻胀变形的实时测量，通过实测的数据，基于各测量模块的几何关系，即可算出渠道全断面的冻胀变化量；本发明的仪器不破坏被测土体的原始状态，利用测量模块直接量测原状土体表面的冻胀变形，并将测量数据实时地记录到控制系统中，可保证监测的准确性、实时性，克服间接测量带来的误差。本发明设计合理、工艺简单、易于加工、主要配件价格低廉，从而使得该全断面冻胀变形仪器具备较高的成本优势，该全断面冻胀变形仪器适用性广，数据传输方式灵活多样，安装简便。

技术领域

本发明涉及一种自动量测渠道全断面冻胀变形的仪器及其测量安装方法，属于水利工程安全监测技术领域。本专利依托国家重点研发计划“高寒区长距离供水渠道监测预警与健康诊断技术（2017YFC0405104）”完成。

背景技术

随着我国南水北调中线工程、新疆引额济乌一期工程等一大批输水工程的投入使用，极大地缓解了我国水资源分布不均所引起的局部地区水资源短缺的问题，但是很大一批输水工程都处于冬季冻融循环区域，随着这些输水工程陆续投入使用，渠道管理和设计部门迫切希望了解工程的实际冻胀危害和工程防冻胀措施的效果，从而为积累设计经验，指导管理部门进行渠道维护作业提供基础数据支持。

传统的冻胀变形计受限于测量方式，为得到总体的冻胀变形常常需要安装到渠道表面，渠道通水过流时，往往受到水面漂浮物的破坏。而且冻胀计受限于安装环境，其基准点（不动点）常选在渠道的渠顶位置，而根据常规的冻胀变形计算结果，当渠道的渠基土发生冻胀变形时，渠顶依然有不小的冻胀变形量，这将导致测量出的冻胀变形量过小，无法有效反应出实际的冻胀破坏情况。最为关键的是，传统的冻胀变形计只能测量渠道上某一点的冻胀变形大小，选点随机性比较大，很难安装埋设在冻胀变形最大的区域，并且无法整体反映渠道的冻胀变形情况，所以如何根据实测的冻胀变形数据，推测渠道总体冻胀变形的情况，一直是困扰渠道设计和管理部门的难题。

近年来随着国家和行业对输水工程多年运行安全性认识的逐渐深入，工程界迫切需要一种安装简便，适用性广，成本低廉，可自动化测量的渠道冻胀变形的监测系统。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种自动量测渠道全断面冻胀变形的仪器及其测量安装方法，实现自动化测量的渠道冻胀变形。

为解决上述技术问题，本发明的一方面提出一种自动量测渠道全断面冻胀变形仪器，由锚固部分、量测部分和中控部分组成；所述锚固部分包括若干锚固杆，所述锚固杆由锚头、锚杆和连接装置组成，所述锚头最前端为尖锥状，锚头主体部分开有凹槽，其内安装有弹簧片，锚头后部带有螺纹；所述锚杆两端设有连接螺纹；所述连接装置包括万向节和短连接螺杆，用于连接锚杆和所述量测部分；所述量测部分包括若干测量杆，角度测量模块和位移测量模块内置于测量杆内；所述若干测量杆通过所述若干锚固杆连接在一起，并固定于渠道中所述中控部分控制角度测量模块和位移测量模块进行信号采集。

作为优选方案，所述弹簧片为弧形，锚头向下压入土体的时候，由于侧向土压力的作用，弹簧片被紧紧压在锚头上，当锚头被向上拔动时，弹簧片则会慢慢向外部张开，并嵌入到土体内，提高锚头的抗拔力，保证在设计量程内锚头不会松动；该锚头分为两个尺寸，作为基准桩的，其直径为6寸，作为一般固定的，其直径为1.5cm。

作为优选方案，所述连接螺杆通过公母头与连接装置链接。