一种水平位移计的制作方法

本实用新型涉及岩土工程检测技术领域，具体涉及一种水平位移计。

背景技术：

在岩土工程尤其是基坑与地下工程中，深部地层的位移监测是分析基坑深部地层稳定性的重要指标。深部位移的发展情况对于基坑稳定、地层塑性区发育演化以及施作状况都是极为重要的判断依据；此外，根据深部地层位移情况还可以判断基坑各工序的施工时机。因此，及时获取深部地层各点位移情况对于基坑稳定状态以及安全施工极为重要。

目前，在基坑地层稳定监测过程中，可使用的多点位移计种类不多，大多多点位移计是根据测量钢丝绳长度差或者电磁线圈激振振弦的原理来推测围岩内部的位移情况。其中，以测量钢丝绳长度差为依据的位移计是一种较原始的测试工具，仅能推测出围岩内部的离层情况，测试结果较为粗略。在位移计安装过程中容易出现钢丝绳缠绕、弯曲或断裂等情况，安装各测点时需要借助钻杆费时费力，效率低下。这种位移计得出的结果只能是各岩层的相对位移，而且需考虑钢丝绳的弹性状态，误差大。

振弦式位移计以电磁线圈激振振弦为工作原理，这种位移计受施工时地下振动等扰动的影响较多。振弦式多点位移计的电磁线圈易受地下条件影响，频率信号传输结果产生误差。这种位移计采用灌浆锚固的方式固定各测点，存在明显的脆性特征，当钻孔收缩时测点将会出现松动，造成数据失真。位移数据的转化过程繁琐，期间容易产生误差，这种位移计数据读取不够直观快速，需要专业的技术人员才能进行测量。

基于此，亟需开发一种结构简单且能够直观准确的得到测量结果的多点位移计。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构简单且测量结果直观准确的水平位移计。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种水平位移计，包括设置在待测孔内不同深度的多个测点固定块、至少一根测杆束和与所述待测孔口内壁固定连接的测头基座，每个所述测点固定块内部设有至少一个测杆束通孔；

所述测杆束为滚珠丝杠，每根所述滚珠丝杠的端头通过螺母套固定安装在一所述测杆束通孔内，中部与其他所述测杆束通孔通过轴承转动连接，尾部安装在所述测头基座内；

所述滚珠丝杠靠近所述尾部的一端设有螺纹部，所述螺纹部上套有与其螺纹相适配的方形螺母套，所述方形螺母套可在所述测头基座内滑动。

其中，上述“其他测杆束通孔”为本领域普通技术人员可毫无疑义知晓的含义，即除端头连接的测杆束通孔之外的沿测标束延伸方向上的与该测杆束相连的剩余测杆束通孔。

进一步地，所述水平位移计还包括遮挡装置，所述遮挡装置与测杆束通孔的数目相等且嵌于每个所述测杆束通孔的内表面上。

进一步地，所述遮挡装置为塑料遮挡装置。

进一步地，所述遮挡装置的长度根据相邻测点固定块间距而定。

进一步地，所述测头基座上设有长度刻度部。

进一步地，所述测头基座为一“凹”字型铸铁块，所述长度刻度部位于所述测头基座的凹槽边上。

进一步地，所述滚珠丝杠的尾部通过另一轴承与所述测头基座转动连接。

进一步地，所述测点固定块包括主体和固定层，所述固定层位于所述主体的外周与所述待测孔内壁固定连接，所述固定层为水泥药卷层。

进一步地，所述水泥药卷层由不饱和聚酯树脂、改性聚合物和无机填料制成。

进一步地，所述主体为一圆形伸缩木。

进一步地，所述圆形伸缩木的直径为50～70mm。

优选地，所述测点固定块为3～5个。

进一步地，所述螺母套的长度与所述圆形伸缩木的长度一致，并与所述圆形伸缩木紧密结合。

进一步地，所述滚珠轴承的内径略大于滚珠丝杠的公称直径。

进一步地，所述滚珠丝杠包括螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器和防尘器，所述螺母边侧设有钢球槽，所述钢球位于所述钢球槽内；

所述预压片和反向器分别设于所述螺母内，所述防尘器设于所述螺母的两端。

优选地，所述滚珠丝杠的公称直径为20mm，导程为5mm，全长不超过6m。

更优选地，所述螺母采用内循环双切边法兰双螺母。

更优选地，所述内循环双切边法兰双螺母的精度为C7。

更优选地，所述螺杆为轧制螺杆。

进一步地，所述方形螺母套表面有润滑黄油涂层。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型结构的简易多点水平位移计可适用于基坑、隧道等结构物内，测量结构物或地层深层多部位的位移、沉降及应变等，并可同步测量各埋设点间的相对位移；本实用新型结构的简易型多点位移计造价成本低，装置维护简单、维护成本低且耐腐蚀；本实用新型装置采用滚珠丝杠作为测杆束，利用其线性运动与旋转运动的相互转化原理，精度高，将深部土体位移无损地传导至基坑表面；本实用新型结构的水平位移计安装方便、显示直观，能够有效缩小视觉误差；原理简单，普通作业人员也可测量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的水平位移计的整体结构示意图；

图2为图1中的A1-A1剖面示意图；

图3为图1中的A2-A2剖面示意图；

图4为图1中的A3-A3剖面示意图；

图5为本实用新型的测头基座读数状态示意图；

图6为本实用新型的测杆束的结构示意图；

图7为本实用新型的基坑地层深部位移测点布置图。

标号说明：1、圆形伸缩木；2、水泥药卷层；3、测杆束通孔；4、遮挡装置；5、滚珠丝杠；6、螺母套；7、轴承；8、测头基座；9、方形螺母套；10、长度刻度部。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

一种水平位移计，包括设置在待测孔内不同深度的多个测点固定块、至少一根测杆束和与所述待测孔口内壁固定连接的测头基座，每个所述测点固定块内部设有至少一个测杆束通孔；

所述测杆束为滚珠丝杠，每根所述滚珠丝杠的端头通过螺母套固定安装在一所述测杆束通孔内，中部与其他所述测杆束通孔通过轴承转动连接，尾部安装在所述测头基座内；

所述滚珠丝杠靠近所述尾部的一端设有螺纹部，所述螺纹部上套有与其螺纹相适配的方形螺母套，所述方形螺母套可在所述测头基座内滑动。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型结构的简易多点水平位移计可适用于基坑、隧道等结构物内，测量结构物或地层深层多部位的位移、沉降及应变等，并可同步测量各埋设点间的相对位移；本实用新型结构的简易型多点位移计造价成本低，装置维护简单、维护成本低且耐腐蚀；本实用新型装置采用滚珠丝杠作为测杆束，利用其线性运动与旋转运动的相互转化原理，精度高，将深部土体位移无损地传导至基坑表面；本实用新型结构的水平位移计安装方便、显示直观，能够有效缩小视觉误差；原理简单，普通作业人员也可测量。

其中，上述“其他测杆束通孔”为本领域普通技术人员可毫无疑义知晓的含义，即除端头连接的测杆束通孔之外的沿测标束延伸方向上的与该测杆束相连的剩余测杆束通孔。

进一步地，所述水平位移计还包括遮挡装置，所述遮挡装置与测杆束通孔的数目相等且嵌于每个所述测杆束通孔的内表面上。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：所述测杆束通孔的内表面上嵌入遮挡装置，防止内壁受扰动出现掉渣或扰动等现象触动测杆束，降低钻孔内岩土掉落对测杆束的影响。

进一步地，所述遮挡装置为塑料遮挡装置。

进一步地，所述遮挡装置的长度根据相邻测点固定块间距而定。

进一步地，所述测头基座上设有长度刻度部。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：在测头基座上设置长度刻度部，通过方形螺母套的线性运动直接读数，所述长度刻度部可精确到毫米级别，方形螺母套垂直于基座侧壁的平面可作为读数平面，通过两次读数之差，即为深部岩体的位移值。

进一步地，所述测头基座为一“凹”字型铸铁块，所述长度刻度部位于所述测头基座的凹槽边上。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：在测头基座凹槽边设有刻度，通过方形螺母套的线性运动即可直接读数，操作简便。

进一步地，所述滚珠丝杠的尾部通过另一轴承与所述测头基座转动连接。

进一步地，所述测点固定块包括主体和固定层，所述固定层位于所述主体的外周与所述待测孔内壁固定连接，所述固定层为水泥药卷层。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：采用水泥药卷实现固定连接，由于水泥药卷具有速凝性及微膨胀性，可以应对微小的测孔变形。

进一步地，所述水泥药卷层由不饱和聚酯树脂、改性聚合物和无机填料制成。

进一步地，所述主体为一圆形伸缩木。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：采用圆形伸缩木作为测点固定块主体，可进行轻微的伸缩变化。

进一步地，所述圆形伸缩木的直径为50～70mm。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：安装时钻孔直径仅需100m，在基坑支护完成后也可安装。

优选地，所述测点固定块为3～5个。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：相邻测点固定块的间距视围岩条件而定，通常为沿测孔长度方向设置3～5个，而测点固定块内则按照测点位置设置若干个测杆束通孔。

进一步地，所述螺母套的长度与所述圆形伸缩木的长度一致，并与所述圆形伸缩木紧密结合。

进一步地，所述滚珠轴承的内径略大于滚珠丝杠的公称直径。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：滚珠轴承的内径略大于滚珠丝杠的公称直径，允许丝杠进行线性运动，降低测控中部出现的位移对于测杆束的影响。

进一步地，所述滚珠丝杠包括螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器和防尘器，所述螺母边侧设有钢球槽，所述钢球位于所述钢球槽内；

所述预压片和反向器分别设于所述螺母内，所述防尘器设于所述螺母的两端。

优选地，所述滚珠丝杠的公称直径为20mm，导程为5mm，全长不超过6m。

更优选地，所述螺母采用内循环双切边法兰双螺母。

更优选地，所述内循环双切边法兰双螺母的精度为C7。

更优选地，所述螺杆为轧制螺杆。

进一步地，所述方形螺母套表面有润滑黄油涂层。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：方形螺母套与测头基座一旦不再滑动，则应确保紧密贴合，无松动。

本实用新型的实施例为：如图1-图4所示，一种水平位移计，包括设置在待测孔内不同深度的多个测点固定块、两根测杆束和与所述待测孔口内壁固定连接的测头基座8，每个所述测点固定块内部设有至少一个测杆束通孔3；所述测杆束为滚珠丝杠5，每根所述滚珠丝杠5的端头通过螺母套6固定安装在一所述测杆束通孔3内，中部与其他所述测杆束通孔3通过滚珠轴承7转动连接，尾部安装在所述测头基座8内；所述滚珠丝杠5靠近所述尾部的一端设有螺纹部，所述螺纹部上套有与其螺纹相适配的方形螺母套9，所述方形螺母套9可在所述测头基座8内滑动。所述水平位移计还包括遮挡装置4，所述遮挡装置4与测杆束通孔3的数目相等且嵌于每个所述测杆束通孔3的内表面上。所述遮挡装置4为塑料遮挡装置4。

如图5所示，所述测头基座8上设有长度刻度部10。所述测头基座8为一“凹”字型铸铁块，所述长度刻度部10位于所述测头基座8的凹槽边上。所述滚珠丝杠5的尾部通过另一滚珠轴承7与所述测头基座8转动连接。

所述测点固定块包括主体和固定层，所述固定层位于所述主体的外周与所述待测孔内壁固定连接，所述固定层为水泥药卷层2。所述主体为一圆形伸缩木1。所述圆形伸缩木1的直径为0mm。所述螺母套6的长度与所述圆形伸缩木1的长度一致，并与所述圆形伸缩木紧密结合。

如图6所示，所述滚珠丝杠5包括螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器和防尘器，所述螺母边侧设有钢球槽，所述钢球位于所述钢球槽内；所述预压片和反向器分别设于所述螺母内，所述防尘器设于所述螺母的两端。所述滚珠丝杠5的公称直径为20mm，导程为5mm，全长为6m。所述螺母采用内循环双切边法兰双螺母。所述内循环双切边法兰双螺母的精度为C7。所述螺杆为轧制螺杆。所述方形螺母套9表面有润滑黄油涂层。

如图7所示，本实用新型装置的施工安装方法，包括以下步骤：

S1、在基坑支护结构完成后，利用钻机形成测孔，将第一段圆形伸缩木1与滚珠丝杠5连接好后，放入测孔内，注入水泥药卷浆料形成第一个测点固定块；

S2、在测杆束上套入第二段圆形伸缩木1，将第二段圆形伸缩木1送入测孔中部，到达测杆束预定位置，并再次注入水泥药卷浆料形成其他测点固定块，可依据需要设定3～5个其他测点固定块；

S3、由于需要不同深度地层位移测量时，则需在测点位置处放置测点固定块，并将第二根测杆束再与螺母套6连接；

S4、水平位移计安装至测孔口处时，在滚珠丝杠5上套入方形螺母套9，再将凹型铸铁块拼装到位，将凹型铸铁块与基坑内壁固定连接。

综上所述，本实用新型提供的一种水平位移计，与现有技术相比，该水平位移计具有结构简单、操作简便且测量结构准确可靠等点。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。