一种土体分层沉降的监测装置及方法与流程

本发明涉及勘探岩土建筑领域，尤其涉及一种土体分层沉降的监测装置及方法。

背景技术：

在软土地区进行路基建设通常需要监测土体的分层沉降量来判断各个土层的工程特性是否满足设计要求，并将分层沉降量作为控制施工进度、确定堆载卸载时间和评价地基处理效果的依据。通常使用的方法是磁环式沉降仪法，即用软尺沉降仪配合沉降管和沉降磁环监测软土地基分层沉降量。磁环式沉降仪法工作方式为：预先在沉降管外表面用水溶性胶带固定好沉降磁环，然后在待测软土地基中预埋沉降管，沉降管底端设有密封头以防止泥土堵塞沉降管，沉降磁环内径略大于沉降管，紧密套在沉降管外随被测土层沉降；沉降管与沉降磁环埋设好后通过人工把软尺沉降仪探头放入沉降管内，控制软尺让测头缓慢地向下移动，当探头到达到土层中的沉降磁环埋设位置时，仪器便会发出蜂鸣声，此时人工记录软尺在管口处的深度读数，也就是该沉降磁环距离管口的长度，沉降管管口高程减去该长度测量值便得到该沉降磁环高程，得到每个沉降磁环的高程便可测得各土层的分层沉降量，在路基建设过程中记录沉降磁环的位置便能监测路基土体各层的状态，为工程建设提供宝贵的资料。

在现有的技术方案中，传统的沉降磁环内径略大于沉降管外径，而由于传统沉降管与沉降磁环接触紧密，在沉降磁环随土层沉降的过程中传统沉降管会对沉降磁环产生一个向上的摩擦力，传统沉降管对沉降磁环产生的摩擦力导致沉降磁环不能随土体同步沉降，从而导致土体分层沉降量的测量结果时常出现较大的误差，不能及时准确的反映被测土层的沉降量。且传统沉降管由数个沉降管单元管连接而成，沉降管单元长一般为2m，监测深度一般能达30m以上，传统沉降管在埋设过程中需要多次接管，使得埋设过程复杂且工作量大。因此，需要设计出一种土体分层沉降的监测方法及土体分层沉降的监测装置，使之能消除沉降管与沉降磁环之间摩擦力的影响，且能减少埋设过程中的工作量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种土体分层沉降的监测装置。

本发明的实施例提供一种土体分层沉降的监测装置，包括沉降管、定位杆和沉降仪探头，所述沉降管包括底盖和多个依次连接的柔性伸缩管，每一所述柔性伸缩管包括依次连接的上接头、可折叠波纹管和下接头，所述波纹管外壁套设有一个或多个沉降磁环，任意一所述柔性伸缩管的上接头与相邻所述柔性伸缩管的下接头可拆卸连接，最下端的所述柔性伸缩管的下接头连接所述底盖，所述定位杆用于插入所述沉降管底部顶住所述底盖，使所述沉降管下放入监测孔，并使所有波纹管均展开且所有沉降磁环移动至所述监测孔内预设位置，所述沉降仪探头用于下放入所述沉降管内监测各所述沉降磁环的位置。

进一步地，所述沉降管包括多个连接接头，所述连接接头为套筒结构，所述连接接头上端设有上限位孔，下部设有下限位孔，所述上接头设有横向的上定位孔，所述下接头设有横向的下定位孔，任意一所述柔性伸缩管的上接头插入所述连接接头下端且所述上定位孔与所述下限位孔对齐并用紧固件固定，相邻所述柔性伸缩管的下接头插入所述连接接头上端且所述下定位孔与所述上限位孔对齐并用紧固件固定。

进一步地，所述上接头和所述下接头的外径相同，均与所述连接接头的内径相同。

进一步地，所述沉降管包括顶盖，所述用于封住所述沉降管上端口。

进一步地，所述底盖为圆锥形腔体。

进一步地，所述波纹管为柔性pvc材料波纹管，长度为1.5m～2m，外径6cm～10cm，所述上接头和所述下接头结构相同，所述上接头为硬性pvc材料，长度为10cm～14cm，外径为4cm～8cm，壁厚为0.5cm～1.5cm。

8.一种土体分层沉降的监测方法，其特征在于：使用如权利要求1所述的一种土体分层沉降的监测装置，且包括以下步骤：

s1根据监测孔的深度选择适当数量的柔性伸缩管，并将所有柔性伸缩管和所述底盖连接成沉降管；

s2拉伸所述沉降管，使每一所述柔性伸缩管的波纹管均展开，并在指定波纹管的外壁固定沉降磁环，然后将每一所述柔性伸缩管的波纹管折叠；

s3在所述沉降管上端设置定位拉绳，将所述定位杆插入所述沉降管并抵住所述底盖，通过所述定位杆将所述沉降管顶至监测孔内指定高度，然后保持所述定位杆不动，拉动所述定位拉绳使所述沉降管上端到达所述监测孔孔口，使每一所述柔性伸缩管的波纹管展开，各所述沉降磁环到达预设位置；

s4向所述监测孔内填料使所述沉降管外围被全覆盖，取出所述定位杆并向所述沉降管内下放沉降仪探头，所述沉降仪探头监测各所述沉降磁环至所述监测孔空口的距离。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种土体分层沉降的监测装置，柔性伸缩管在折叠状态埋入土体中以后通过外力向上拉伸至伸长状态以后能稳固嵌入待测的软弱土层中，柔性伸缩管与孔壁贴合后能随着土体同步下沉，消除了沉降磁环与沉降管之间摩擦力影响，从而达到沉降磁环与待测土体同步下沉的目的，这样便能得到准确的土层分层沉降的数据，另外同样长度的折叠状态柔性伸缩管与传统沉降管单元相比，拉伸后柔性伸缩管长度比传统沉降管长几倍，柔性伸缩管能大幅减少连接沉降管单元中的工作量，提供工作效率。

附图说明

图1是本发明一种土体分层沉降的监测装置安装状态的示意图；

图2是本发明一种土体分层沉降的监测装置监测状态的示意图；

图3是图1中柔性伸缩管5折叠状态的示意图；

图4是图1中柔性伸缩管5展开状态的示意图；

图5图图1中连接接头7的示意图；

图6是图1中底盖4的示意图；

图7是图1中a处的局部放大图；

图8是图1中顶盖3的示意图；

图中：1-定位杆、2-沉降仪探头、3-顶盖、4-底盖、5-柔性伸缩管、6-沉降磁环、7-连接接头、8-定位拉绳、9-监测孔、10-上接头、11-波纹管、12-下接头、13-上限位孔、14-下限位孔、15-连接孔、16-固定孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种土体分层沉降的监测装置，包括沉降管、定位杆1和沉降仪探头2。

请参考图3和图4，所述沉降管包括顶盖3、底盖4和多个依次连接的柔性伸缩管5，每一所述柔性伸缩管5包括依次连接的上接头10、可折叠波纹管11和下接头12，所述上接头10和所述下接头11结构相同，所述上接头11为筒状结构，且所述上接头上部设有横向的上定位孔，所述下接头下部设有横向的下定位孔，本实施例中所述上接头10为硬性pvc材料，长度为10cm～14cm，外径为4cm～8cm，壁厚为0.5cm～1.5cm。所述波纹管11为中空管体，所述波纹管11外壁套设有一个或多个沉降磁环6，所述波纹管11在长度方向有较大的延伸性，初始状态为压缩折叠状态(图3状态)，可以承受一定拉力并在拉力作用下拉伸至一定长度，且拉伸后能保持一定形状不回弹(图4状态)，本实施例中所述波纹管11为柔性pvc材料波纹管，长度为1.5m～2m，外径6cm～10cm。

请参考图5，所述沉降管还包括多个连接接头7，任意相邻两所述柔性伸缩管5之间用一所述连接接头7连接，所述连接接头7为套筒结构，所述连接接头7上端设有上限位孔13，下部设有下限位孔14，任意一所述柔性伸缩管5的上接头10插入所述连接接头7下端且所述上定位孔与所述下限位孔14对齐并用紧固件固定，相邻所述柔性伸缩管5的下接头11插入所述连接接头7上端且所述下定位孔与所述上限位孔13对齐并用紧固件固定，这里的紧固件选择螺钉或螺栓，这样使任意一所述柔性伸缩管5的上接头10与相邻所述柔性伸缩管的下接头12可拆卸连接，本实施例中所述连接接头7由强度较大pvc材料制成，内径略小于所述上接头10和所述下接头12外径，使连接时紧密配合以免渗进泥土，所述连接接头7长度范围为20cm～28m，即为所述上接头10或所述下接头12长度两倍，管壁厚0.5cm～1.5cm。

请参考图6和图7，最下端的所述柔性伸缩管5的下接头12连接所述底盖4，所述底盖4为为圆锥形腔体，其上部设有横向的连接孔15，该连接孔15与最下端所述柔性伸缩管5的下接头的下定位孔相配合并用螺钉固定连接，本实施中所述底盖4由强度较大pvc材料制成，外径略大于所述下接头12内径，使连接时紧密配合以免渗进泥土，管壁厚0.5cm～1.5cm。

请参考图8，最上端的所述柔性伸缩管5的上接头10连接所述顶盖3，所述顶盖3为圆形盖，所述顶盖3侧壁设有横向固定孔16，所述顶盖3套于所述上接头10上封住所述沉降管上端口，该固定孔16与最下端所述柔性伸缩管5的上接头10的上定位孔相配合并用螺钉固定连接，所述顶盖3外径略大于所述上接头10内径，长度范围为10cm～14cm(即为上接头长度两倍)，管壁厚0.5cm～1.5cm。

所述定位杆1用于插入所述沉降管底部顶住所述底盖4，使所述沉降管下放入监测孔9，并使所有波纹管11均展开且所有沉降磁环6移动至所述监测孔9内预设位置，所述沉降仪探头3用于下放入所述沉降管内监测各所述沉降磁环6的位置，本实施例中所述沉降仪探头3选择软尺沉降仪探头。

本发明的实施例还提供了使用上述土体分层沉降的监测装置监测土体分层沉降的方法，具体步骤如下：

s1根据监测孔9的深度选择适当数量的柔性伸缩管5，并将所有柔性伸缩管5和所述底盖4连接成沉降管，所述监测孔9深度表示需要监测的土层深度范围；

s2拉伸所述沉降管，使每一所述柔性伸缩管5的波纹管11均展开，根据监测点位置计算出沉降磁环6分布位置，并在指定波纹管11的外壁固定沉降磁环6，这里可以选择用水溶性胶带粘接固定所述沉降磁环6，然后将每一所述柔性伸缩管5的波纹管11折叠；

s3请参考图1，在所述沉降管上端设置定位拉绳8，将所述定位杆1插入所述沉降管并抵住所述底盖4，通过所述定位杆1将所述沉降管顶至监测孔9内指定高度，然后保持所述定位杆1不动，拉动所述定位拉绳8使所述沉降管上端到达所述监测孔9孔口，使每一所述柔性伸缩管5的波纹管11展开，各所述沉降磁环6到达预设位置；

s4请参考图2，向所述监测孔9内填料使所述沉降管外围被全覆盖，取出所述定位杆1并向所述沉降管内下放沉降仪探头3，将所述沉降仪探头3固定并使用所述顶盖密封3所述沉降管上端口，所述沉降仪探头3监测各所述沉降磁环6至所述监测孔9孔口的距离(高程)，每次监测土层在发生层降时，埋置于土层内的各所述沉降磁环6会跟随土层同步下沉，通过管口高程得到所述沉降磁环6的高程，这样便能得到准确的土层分层沉降的数据。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。