一种基坑变形测量装置及测量方法与流程
本发明涉及一种基坑变形测量装置及测量方法，属于基坑施工工程技术领域。
背景技术：
目前，我国基础设施进入建设高峰期并快速的发展，大多数工程项目中都会进行基坑开挖的施工；基坑在开挖的过程中，由于场地的限制导致大量的材料堆放在基坑周边，以及分层开挖使坑底高低不平，或者开挖地段地质条件的变化，都会导致基坑处于非对称受力状态，进而使基坑发生不均匀的变形。
基坑在施工中往往伴随着极强的环境效应，基坑开挖很容易引起周围岩土体应力场的变化。使土体产生较大的变形，进而导致周边的建筑物、地下管道、道路等产生不均匀沉降或者基坑自身的失稳破坏，造成一定的社会影响。因此施工过程中控制监测基坑的变形具有重要的意义。
目前对基坑变形监测多使用全站仪来进行人工监测，使用全站仪进行测量时，需要对仪器进行频繁架设，内业和外业的计算都比较繁琐，其监测是分时间段来进行基坑的变形监测，并不能及时反映基坑的变形情况；现行基坑变形测量装置相对较少，本发明填补了这一空白领域，能实时高效的测量基坑的变形，保障基坑在施工过程中的安全。
技术实现要素：
本发明提供一种基坑变形测量装置及测量方法，能实时高效的测量基坑的变形，解决了现有基坑变形测量中测量结果的滞后性问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基坑变形测量装置，包括测量结构本体，预埋工作水泥块将测量结构本体固定在靠近待检测基坑接触点处，测量结构本体靠近接触点的一侧安装布设探针系统，通过测量探针系统的探针与接触点之间的距离得出基坑发生的位移变形；
还包括测倾装置，其可旋转布设在测量结构本体内部，用于修正测量结构本体发生倾斜所导致的测量误差；
作为本发明的进一步优选，前述的测量结构本体包括外圆筒，其中心轴与地面平行布设；测倾装置包括可旋转安装在外圆筒内部且与外圆筒同轴设置的内圆筒，内圆筒两端开口封闭，其内盛装电解液；外圆筒两端开口通过侧板封闭，靠近接触点的一侧侧板上安装布设探针系统，内圆筒远离探针系统的一端紧贴内侧壁安装电极棒；
作为本发明的进一步优选，前述的探针系统包括至少一个探针结构，其固定在靠近接触点侧的侧板上，探针结构为两端开口的探针系统小圆筒，在探针系统小圆筒内中间位置固定圆块，圆块与接触点相对的一侧通过弹簧连接圆形滑块的一侧，探针固定在圆形滑块的另一侧且伸出探针系统小圆筒，圆块与接触点相反的一侧固定微型测距传感器接收装置；在远离接触点的另一个侧板内侧安装至少一个微型测距传感器发射装置，且微型测距传感器发射装置与微型测距传感器接收装置位置个数均匹配；
作为本发明的进一步优选，内圆筒两端通过钢滚轴可旋转连接在外圆筒内，钢滚轴内布设钢滚轴钢珠；
作为本发明的进一步优选，前述的探针系统包括四个探针结构，均匀分布在靠近接触点的一侧侧板上；
作为本发明的进一步优选，还包括探针卡扣，在靠近接触点侧的外圆筒筒壁表面开设凹槽，凹槽内安装探针卡扣，其与探针系统的弹簧接触，将弹簧按压处于压缩状态；
一种基坑变形测量装置的测量方法，包括以下步骤：
第一步：确定基坑变形位移，在待检测基坑接触点处通过预埋工作水泥块将测量结构本体水平固定，对四个探针结构的探针预加弹簧力，使其与接触点相接触，读出微型测距传感器发射装置与微型测距传感器接收装置测出的距离，分别为l1、l2、l3、l4，当基坑发生变形后，探针随着坑壁的变形进行水平移动或伸缩，读出此时微型测距传感器发射装置与微型测距传感器接收装置测出的距离，分别为l1、l2、l3、l4，此时测出基坑四个方位的变形位移，分别为：l1-l1＝a1，l2-l2＝b2，l3-l3＝c3，l4-l4＝d4；
第二步：确定倾斜角度，将测量装置随预埋工作水泥块水平方向产生的一个待测量的倾角定义为θ1，内圆筒的水平长度为l，内部的电阻为ri＝rj＝r，初始状态下电流大小i1为：
第三步，测出各个接触点位移的准确值，δl1、δl2、δl3、δl4为：δl1＝a1×cosθ1，δl2＝b2×cosθ1，δl3＝c3×cosθ1，δl4＝d4×cosθ1。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明装置对测量基坑的变形有显著效果，通过探针与接触点的接触来测量基坑的水平位移，通过测倾装置来减少由于装置自身发生倾斜所产生的测量误差，总体而言，该发明装置构造简单，使用方便，结果可靠，针对于基坑变形监测有广泛的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明优选实施例的基坑变形测量装置整体构造的左视图；
图2是图1基坑变形测量装置整体构造左视图中i-i剖面图；
图3是图1基坑变形测量装置整体构造左视图中ii-ii剖面图；
图4是本发明优选实施例的基坑变形测量装置通过预埋工作水泥块水平固定的工作图；
图5是本发明优选实施例的探针的布置图；
图6是本发明优选实施例的探针系统的细部构造图；
图7是本发明优选实施例的钢滚轴细部构造图；
图8是本发明的优选实施例中测倾装置电极棒在电解液中浸没形成的电流回路示意图。
图中：1为外圆筒，2为微型测距传感器发射装置，3为探针，4为内圆筒，5为电极棒，6为钢滚轴钢珠，7为电解液，8为微型测距传感器接收装置，9为弹簧，10为探针系统小圆筒，11为探针卡扣，12为圆形滑块，13为固定小圆块，14为预埋工作水泥块。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图8所示，本发明包括以下特征部件：1为外圆筒，2为微型测距传感器发射装置，3为探针，4为内圆筒，5为电极棒，6为钢滚轴钢珠，7为电解液，8为微型测距传感器接收装置，9为弹簧，10为探针系统小圆筒，11为探针卡扣，12为圆形滑块，13为固定小圆块，14为预埋工作水泥块。
本发明的一种基坑变形测量装置，包括测量结构本体，预埋工作水泥块将测量结构本体固定在靠近待检测基坑接触点处，测量结构本体靠近接触点的一侧安装布设探针系统，通过测量探针系统的探针与接触点之间的距离得出基坑发生的位移变形；
还包括测倾装置，其可旋转布设在测量结构本体内部，用于修正测量结构本体发生倾斜所导致的测量误差；
作为本发明的进一步优选，前述的测量结构本体包括外圆筒，其中心轴与地面平行布设；测倾装置包括可旋转安装在外圆筒内部且与外圆筒同轴设置的内圆筒，内圆筒两端开口封闭，其内盛装电解液；外圆筒两端开口通过侧板封闭，靠近接触点的一侧侧板上安装布设探针系统，内圆筒远离探针系统的一端紧贴内侧壁安装电极棒；
图6所示，作为本发明的进一步优选，前述的探针系统包括至少一个探针结构，其固定在靠近接触点侧的侧板上，探针结构为两端开口的探针系统小圆筒，在探针系统小圆筒内中间位置固定圆块，圆块与接触点相对的一侧通过弹簧连接圆形滑块的一侧，探针固定在圆形滑块的另一侧且伸出探针系统小圆筒，圆块与接触点相反的一侧固定微型测距传感器接收装置；在远离接触点的另一个侧板内侧安装至少一个微型测距传感器发射装置，且微型测距传感器发射装置与微型测距传感器接收装置位置个数均匹配；
图7所示，作为本发明的进一步优选，内圆筒两端通过钢滚轴可旋转连接在外圆筒内，钢滚轴内布设钢滚轴钢珠；
作为本发明的进一步优选，前述的探针系统包括四个探针结构，均匀分布在靠近接触点的一侧侧板上；
作为本发明的进一步优选，还包括探针卡扣，在靠近接触点侧的外圆筒筒壁表面开设凹槽，凹槽内安装探针卡扣，其与探针系统的弹簧接触，将弹簧按压处于压缩状态；
一种基坑变形测量装置的测量方法，包括以下步骤：
第一步：确定基坑变形位移，在待检测基坑接触点处通过预埋工作水泥块将测量结构本体水平固定，对四个探针结构的探针预加弹簧力，使其与接触点相接触，读出微型测距传感器发射装置与微型测距传感器接收装置测出的距离，分别为l1、l2、l3、l4，当基坑发生变形后，探针随着坑壁的变形进行水平移动或伸缩，读出此时微型测距传感器发射装置与微型测距传感器接收装置测出的距离，分别为l1、l2、l3、l4，此时测出基坑四个方位的变形位移，分别为：l1-l1＝a1，l2-l2＝b2，l3-l3＝c3，l4-l4＝d4；
第二步：确定倾斜角度，将测量装置随预埋工作水泥块水平方向产生的一个待测量的倾角定义为θ1，内圆筒的水平长度为l，内部的电阻为ri＝rj＝r，初始状态下电流大小i1为：
第三步，测出各个接触点位移的准确值，δl1、δl2、δl3、δl4分别为：δl1＝a1×cosθ1，δl2＝b2×cosθ1，δl3＝c3×cosθ1，δl4＝d4×cosθ1。
具体如图1-图5所示的实施例，预埋工作水泥块将外圆筒固定在待检测基坑接触点处，其中心轴与地面平行布设，内圆筒两端开口封闭，且两端通过钢滚轴可旋转安装在外圆筒内部且与外圆筒同轴设置，其内盛装电解液，外圆筒两端开口通过侧板封闭，在靠近接触点的一侧侧板上沿着圆周均匀布设四个探针结构，内圆筒远离探针系统的一端紧贴内侧壁安装电极棒，图6所示，探针结构为两端开口的探针系统小圆筒，在探针系统小圆筒内中间位置固定圆块，圆块与接触点相对的一侧通过弹簧连接圆形滑块的一侧，探针固定在圆形滑块的另一侧且伸出探针系统小圆筒，圆块与接触点相反的一侧固定微型测距传感器接收装置；在远离接触点的另一个侧板内侧安装四个微型测距传感器发射装置，且微型测距传感器发射装置与微型测距传感器接收装置位置个数均匹配；在靠近接触点侧的外圆筒筒壁表面开设凹槽，凹槽内安装探针卡扣，其与探针系统的弹簧接触，将弹簧按压处于压缩状态；
图7所示，作为本发明的进一步优选，内圆筒两端通过钢滚轴可旋转连接在外圆筒内，钢滚轴内布设钢滚轴钢珠；
基于上述基坑变形测量装置的测量方法，包括以下步骤：
第一步：确定基坑变形位移，在待检测基坑接触点处通过预埋工作水泥块将测量结构本体水平固定，将布设在靠近接触点侧板上的位于图5位置最顶部的探针定义为a，以a为起点，顺时针方向将其他四个探针定义为d、b和c，对四个探针结构的探针预加弹簧力，使其与接触点相接触，读出微型测距传感器发射装置与微型测距传感器接收装置测出的距离，分别为l1、l2、l3、l4，当基坑发生变形后，探针随着坑壁的变形进行水平移动或伸缩，读出此时微型测距传感器发射装置与微型测距传感器接收装置测出的距离，分别为l1、l2、l3、l4，此时测出基坑四个方位的变形位移，其中，基坑向坑外变形位移定义为：l1-l1＝a1，l2-l2＝b2，基坑向坑内变形位移定义为：l3-l3＝c3，l4-l4＝d4；
第二步：确定倾斜角度，为了降低由于整个测量装置发生水平倾斜而产生的测量误差，测倾装置通过电极棒在电解液中浸没长度的变化，引起电流变化来测量整个装置倾角的变化，如图8所示，将测量装置随预埋工作水泥块水平方向产生的一个待测量的倾角定义为θ1，内圆筒的水平长度为l，内部的电阻为ri＝rj＝r，初始状态下电流大小i1为：
第三步，测出四个接触点位移的准确值，δl1、δl2、δl3、δl4分别为：δl1＝a1×cosθ1，δl2＝b2×cosθ1，δl3＝c3×cosθ1，δl4＝d4×cosθ1。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
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