[发明专利]一种模块化的土体深部位移实时测量装置

说明书

本发明公开了一种模块化的土体深部位移实时测量装置，由地面牵引固定装置和多个测斜节段及传感器串组成。地面牵引固定装置承受测斜节段的重力，把测斜节段固定在地表。测斜节段由多个钢质节段连接组成。钢质节段以不锈钢板作为基板，弯折成U型构件，U型槽内安装倾斜传感器和连接电缆。节段基板的两端固定有钢棒，钢棒连接钢质万向节，通过万向节连接各节段。最上端的节段的钢棒通过螺栓与地面牵引固定装置相连接。测斜节段上装有弹簧导轮及固定和保护导轮的钢质盖板。节段依次连接后放到测斜管内，导轮放到测斜管的导槽内以固定节段的方位。当节段被土体水平位移推动产生倾斜时，倾角传感器测量出倾斜角度，再乘以节段的长度就是当前节段产生的水平位移。多个节段的水平位移相互累加，即可得到土体各个深度的水平位移。

技术领域

本发明涉及结构变形监测技术领域，是一套基于多个依次安装在土体不同深度的倾斜角度传感器间接测量土体深部位移变的装置。属于结构变形监测技术领域的装置。

背景技术

深层土体的水平位移监测可以准确的了解到不同深度土体的位移变化情况和变化趋势，以判定周围环境是否安全。现有的监测方法和设备主要有：1、基于移动测斜仪的人工测量；2、基于多个移动测斜仪的自动测量方法；3、基于固定测斜仪的自动测量方法。

基于移动测斜仪的人工测量：在测斜管中放入移动测斜仪，从上往下依次按照一定的间隔深度测量测斜管的倾斜角度并记录深度与角度数据。测量到底部后提出移动测斜仪并旋转90°后再次放入测斜管重复测量一次数据。通过对数据进行计算得到土体各个深度的位移值。这种方法通常需要两个工人同时进行操作，速度慢且效率较低，且无法实时获取位移数据。

基于多个移动测斜仪的自动测量方法：在测斜管的各个深度依次安装移动测斜仪测量倾斜角度数据。这种方法的优点是：数据以较高的频率进行自动采集，不再需要人工参与。缺点是：1、需要很多的移动测斜仪，仪器成本极为昂贵；2、每个测斜仪都需要一条防水线缆，测斜管的孔径较小，要同时容纳测斜仪和较多的防水线缆，布线极为不便。测斜管的孔径限制了测斜仪的使用数量，因此只能在较浅的土体内使用。

基于固定测斜仪的自动测量方法；把多个移动测斜仪做成一个整体，测斜仪的倾斜角度传感器用一条485总线连接成一个整体，出线只有一条。这种方法克服了使用多个移动测斜仪大量线缆的缺点。缺点是价格昂贵，传感器线缆与结构件之间是固定连接，运输、安装及拆卸较为困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种模块化的土体深部位移实时测量装置。具有成本低、运输及安装方便等特点。

本装置由地面牵引固定装置、多个测斜节段及传感器串组成。地面牵引固定装置把测斜节段固定在地表。节段的两端用钢棒连接钢质万向节，通过万向节连接各节段。最上端的节段的钢棒通过螺栓与地面牵引固定装置相连接，见附图1。测斜节段上装有弹簧导轮及固定和保护导轮的钢质盖板，见附图2。节段依次连接后放到测斜管内，导轮放到测斜管的导槽内以固定节段的方位，见附图3。当节段被土体水平位移推动产生倾斜时，倾角传感器测量出倾斜角度，再乘以节段的长度就是当前节段产生的水平位移。多个节段的水平位移相互累加，即可得到土体各个深度的水平位移。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：地面牵引固定装置，由一个中心开孔的钢质圆盘和把手组成。圆盘外径大于用来安装本装置的测斜管的外径，以防止装置掉落到测斜孔洞中。把手用来提起本装置，以方便检修和拆卸。

悬挂在地面牵引固定装置下面的是多个测斜节段。每个测斜节段上安装一个固定倾斜角度传感器。

测斜节段使用常见的不锈钢板，经过弯折后成为一个U型的金属槽。在此金属槽上安装各种附件和传感器，见附图4。

倾斜角度传感器与测斜节段之间为分离式设计，采用螺丝和理线夹进行连接和固定，见附图5。

采用不锈钢板弯折后焊接到U型钢槽的背面，以固定和保护导轮及附属配件。