一种岩土深部侧向变形测量方法与流程

本发明涉及一种岩土深部侧向变形测量方法，可以有效测量地基基础深部侧向变形，岩土深部侧向变形等，较现有依靠测斜管辅助测量的测斜技术操作简便，测量更精准，属于岩土工程变形检测领域。

背景技术：

在国内现使用最多的岩土深部变形检测技术则是需要测斜管辅助测量的滑动式测斜仪或固定式测斜仪，而测斜管经常可能会出现卡管导致测量失效，测斜管导槽扭转导致测量失误的现象，需要采取繁杂的校正、纠偏措施，计算复杂。因此，采用一种具有高科技的前沿技术系统检测岩土深部变形很有必要，使之提高测量效率与精度，产生重要的实际意义与价值。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种岩土深部侧向变形测量方法，该技术方案可以很好地测量地基基础、边坡、基坑、大坝及岩土深部侧向变形。

本发明采用的技术方案是：一种岩土深部侧向变形测量方法，包括如下步骤：

步骤1，将若干个设定好频率的脉冲波发生器沿同一纵向垂直布置、深埋于岩土中，记录各个脉冲波发生器的埋设位置坐标；

步骤2，在各个脉冲波发生器的地面对应埋设点做好标记；

步骤3，测量岩土深部位移时，在每个脉冲波发生器的地面对应埋设点附近安置三个脉冲波接受器A、B、C，使之成任意三角形，并确定它们的坐标点；

步骤4，根据GPS定位系统原理，可知脉冲波接受器检测到信号波的时间乘以其速度即为两点间距离，已知一点和距离则可以求出一个脉冲波发生器对应的位移路径，进而获得每一个脉冲波发生器的位移路径；

步骤5，描绘出所有脉冲发生器的位移路径即为岩土深部的侧向位移。

优选地，所述的步骤1中相邻脉冲波发生器之间的间距为0.5～1.0m。

优选地，所述的步骤2中采用不锈钢沉降观测点标志做标记。

优选地，所述的步骤3中三个脉冲波接受器A、B、C沿着最大可能位移方向布置，三个脉冲波接受器A、B、C距标记点2.0～3.0m。

优选地，所述的三个脉冲波接受器A、B、C呈等腰三角形分布或直角三角形分布。

本发明的有益效果：无论是实施工艺方面，还是检测精度方面，均优越于现有需要测斜管辅助测量的测斜技术方案，其具有稳定可靠，抗干扰性强，操作简便，精度高，可以不受天气影响，适合于各种野外环境等优点，能有效达到岩土深部变形测量目的。

附图说明

图1为本发明脉冲波发生器埋设断面示意图；

图2为本发明脉冲波发生器与接收器位置平面示意图；

图3为本发明应用于坝基中的示意图；

图4为本发明应用于桩基中的示意图。

图中注释：1-第一脉冲波发生器，2-第二脉冲波发生器，3-第三脉冲波发生器，4-第四脉冲波发生器，5-第五脉冲波发生器，1'-位移后的第一脉冲波发生器，2'-位移后的第二脉冲波发生器，3'-位移后的第三脉冲波发生器，4'-位移后的第四脉冲波发生器，5'—位移后的第五脉冲波发生器，6—岩土体，7—混凝土。

具体实施方式

下面结合附图将对本发明具体的实施方式进一步作详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。

实施例1：如图1-4所示，一种岩土深部侧向变形测量方法，包括如下步骤：

步骤1，将若干个设定好频率的脉冲波发生器沿同一纵向垂直布置、深埋于岩土中，埋置个数依据实际情况及测量深度自定，记录各个脉冲波发生器的埋设位置坐标；

步骤2，在各个脉冲波发生器的地面对应埋设点做好标记，做好地面对应埋设标记点，目的是便日后测量时作参照点；

步骤3，待日后测量岩土深部位移时，在每个脉冲波发生器的地面对应埋设点附近安置三个脉冲波接受器A、B、C，使之成任意三角形，并确定它们的坐标点；

步骤4，根据GPS定位系统原理，可知脉冲波接受器检测到信号波的时间乘以其速度即为两点间距离，已知一点和距离则可以求出一个脉冲波发生器对应的位移路径，进而获得每一个脉冲波发生器的位移路径；

步骤5，描绘出所有脉冲发生器的位移路径即为岩土深部的侧向位移，整体测量系统过程中的数据记录，需采用专业的网络表格绘图纸，便于准确、清楚地记录以及读取信息。

所述岩土深部侧向变形测量方法，脉冲波发生器具有体积较小、硬质可靠，发射信号便于检测，且抗干扰较强等特性。为了更加保证其性能正常运作，不被意外损坏，在埋置时可以采取一定的保护措施，只要不干扰最终的检测。至于埋置的间距和个数，根据实际情况及测量深度和测量要求自定，间距不宜过大，否则导致位移测量较粗略，埋设深度过深；间距也不宜太小，虽然位移会更精确，但计算量会很大，过密彼此位移时产生摩擦也可能会影响最终检测质量，因此0.5～1.0m较好。

进一步地，所述的步骤2中采用不锈钢沉降观测点标志做标记，以防标记模糊或不见或移位，也可根据现场因地制宜的选择用材，只要不影响最终测量。

进一步地，所述的步骤3中三个脉冲波接受器A、B、C沿着最大可能位移方向布置，三个脉冲波接受器A、B、C距标记点2.0～3.0m，并测量、记录它们的坐标点，可进行多次检测，取最优。

进一步地，所述的三个脉冲波接受器A、B、C呈等腰三角形分布或直角三角形分布。

本发明主要采用脉冲波发生器、脉冲波接受器，脉冲波发生器作为待测物，发射信号波由脉冲波接受器检测到，形成信息传递系统，并根据GPS定位系统原理，确定整个待测物的位移，即为岩土深部侧向位移。本发明的岩土深部侧向变形测量方法，适用于桩身测斜、边坡支护滑移监测等岩土深部侧向变形。

下面举例说明本发明的方案：

例1：对坝基进行深部侧向变形测量时，先将第一脉冲波发生器1、第二脉冲波发生器2、第三脉冲波发生器3、第四脉冲波发生器4、第五脉冲波发生器5，设定不同的信号波频率，按顺序同一纵向垂直深埋，相邻间间距为0.5m，每安置一个做好保护措施以及在网格纸上记录埋设点坐标，保存埋设路径。脉冲波发生器埋设好后，在地面对应埋设点使用专业定制的不锈钢变形观测点标志作好标记。待测量岩土侧向变形位移时，在当初埋设标志点附近安置脉冲波接收器A、B、C，根据以往经验选择侧向位移最大可能方向布置成等腰三角形，仪器离埋设点间距2.5m，记录好各自的坐标点A(X₁,Y₁,Z₁)、B(X₂,Y₂,Z₂)、C(X₃,Y₃,Z₃)，并将每台接受器检测到每个发生器脉冲波信号的时间一一对应记录。最后，计算与绘图。根据脉冲波接受器A、B、C获得信号波的时间乘以其速度得到相应的距离d₁₁、d₁₂、d₁₃，进而由以下方程组形式同理求得第一脉冲波发生器1位移后的坐标点记为1'（x₁,y₁,z₁），第二脉冲波发生器2位移后的坐标点记为2'（x₂,y₂,z₂），第三脉冲波发生器3位移后的坐标点记为3'（x₃,y₃,z₃），第四脉冲波发生器4位移后的坐标点记为4'（x₄,y₄,z₄），第五脉冲波发生器5位移后的坐标点记为5'（x₅,y₅,z₅）：

计算最终结果也反映在网格纸中，它们呈现出来的位移偏向路径，即是坝基岩土深部侧向变形的位移。

例2：对桩基进行测斜测量，首先将事前设定好不同频率的第一脉冲波发生器1、第二脉冲波发生器2、第三脉冲波发生器3、第四脉冲波发生器4、第五脉冲波发生器5，绑扎在钢筋笼上，相邻间距1.0m，在网格纸上记录对应坐标点，并采取一定防护措施，随钢筋笼深埋。桩基施工完成后，地面做好标记点，日后测斜检测时，在其附近安置脉冲波接收器A、B、C作为检测仪，方位布置成直角三角形式，均距标记点2.0m,并记录好各自坐标点。根据检测到信号波的时间乘以其速度得到每一个脉冲波发生器位移点离检测仪的距离d。如此，已知一点和该两点间距离，建立三个未知数方程组，即可求得第一脉冲波发生器1位移后的坐标点记为1'（x₁,y₁,z₁），第二脉冲波发生器2位移后的坐标点记为2'（x₂,y₂,z₂），第三脉冲波发生器3位移后的坐标点记为3'（x₃,y₃,z₃），第四脉冲波发生器4位移后的坐标点记为4'（x₄,y₄,z₄），第五脉冲波发生器5位移后的坐标点记为5'（x₅,y₅,z₅）。最终将其绘制在网格纸上，以初始埋设路径作参照，整体脉冲波发生器呈现出来的位移路径偏向，即是桩基的侧向位移情况，可观察到最大偏移或位移S，也可改变检测仪布置方位形式进行多次检测，取最优。