防扭转万向深孔测斜方法、测斜仪及测斜系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及岩±工程中对边坡深部变形监测领域，尤其涉及一种防扭转万向深孔 测斜方法、测斜仪及测斜系统。
【背景技术】
[0002] 岩±工程中对边坡的倾斜测量是很重要的一环，在实现边坡深部位移监测方法方 面，国内外主要采用钻孔倾斜法解决。在使用钻孔倾斜法监测边坡时，在钻孔中埋设测斜 管，测斜管具有多节活动连接的管体，可随着边坡的滑动变形而发生区段变形；测斜管内部 设有导槽，利用钻孔测斜仪（深孔测斜仪）沿着导槽的移动而对测斜管的变形进行监测即 可得到边坡深部滑体的滑动部位、时间、滑动水平距离等数据，从而达到实现边坡稳定性监 测的目的。
[0003] 但上述采用钻孔测斜仪监测的方法在应用中也出现了新的问题，主要表现在钻孔 测斜管的扭转问题。钻孔内的测斜管在实际安装过程中，测斜管导槽沿管长可能存在扭转。 测斜仪探头在沿测斜管导槽从下到上测量时，测斜仪测量的倾斜数据由于测斜管导槽的扭 转不在同一方向上，由此测量的倾斜数据计算出的位移算数和相加求钻孔总位移必然存在 很大的误差，使得监测结果与岩±内部深度变形位移与变形位置严重失真，影响到后继施 工过程中信息的准确性和决策的合理性与有效性。目前，国内外对测斜仪的研制普遍集中 在高精度技术的应用，而对于测斜仪测量方法的缺陷（因测斜管扭转带来的测量误差）则 鲜有实际研究。
[0004] 此外，现有技术中钻孔内测斜仪的测量方向只有一个方向，不能同时测量一个平 面内的两个方向，使得测量效率不高，同时测量两个方向时需要测量两次，两次测量的数据 很难在同一位置，造成两个方向的数据合成存在误差。
【发明内容】
[0005] 为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提出一种防扭转万向深孔测斜方法、 测斜仪及测斜系统，W提高测量数据的精确性、准确性。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提出一种防扭转万向深孔测斜方法，通过对深孔内 测斜管的监测而得出深孔所在边坡的变形位移数据，包括步骤：
[0007] 逐一对测斜管内多个测量位置进行倾斜度和方位角的测量，其中在同一测量位置 处同时对该测量位置所在平面内两个设定方向的倾斜度W及其中一所述设定方向的方位 角进行测量，相邻两测量位置具有设定距离；
[0008] 获取各测量位置处的倾斜度及方位角数据，根据各测量数据进行处理得到所述变 形位移数据。
[0009] 优选地，所述根据各测量数据进行处理得到变形位移数据的步骤具体为；根据各 测量位置处的倾斜度W及所述设定距离计算测斜管在相邻两测量位置之间的单步滑动位 移，根据方位角对各单步滑动位移进行矢量相加得到测斜管总的滑动位移。
[0010] 优选地，所述两个设定方向相互垂直，所述多个测量位置中各测量位置等距离分 布。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明提供一种防扭转万向深孔测斜仪，用W测量深孔内 测斜管各测量位置处的倾斜量，所述防扭转万向深孔测斜仪包括测量探头W及连接于测量 探头上并可适配地在所述测斜管中滑动W使测量探头可定位于测斜管中多个测量位置处 的滑轮；所述测量探头内设置有用W测量第一设定方向倾斜度的第一倾角传感器、用W测 量第二设定方向倾斜度的第二倾角传感器W及用W测量所述第一设定方向方位角的磁敏 方位传感器，所述第一设定方向和第二设定方向位于与测量探头轴线垂直的平面内。
[0012] 优选地，所述滑轮成对设置，每对滑轮中的两个滑轮分列于所述测量探头两侧，每 对滑轮中两滑轮连线平行于所述第一设定方向。
[0013] 优选地，所述第一设定方向和所述第二设定方向相互垂直。
[0014] 为解决上述技术问题，本发明还提供一种防扭转万向深孔测斜系统，包括手持功 能端和与所述手持功能端相连接的如上所述的防扭转万向深孔测斜仪；所述手持功能端包 括用W处理所述防扭转万向深孔测斜仪所测得的数据的并控制其他元件的CPU、用W将所 述防扭转万向深孔测斜仪所测得的数据传输给CPU的数据传输接口和用W进行人机交互 的人机接口，所述数据传输接口和人机接口分别连接CPU;所述数据传输接口连接所述防 扭转万向深孔测斜仪。
[0015] 优选地，所述手持功能端还包括用W调节所述测量探头在测斜管中步进的测量探 头步进调节模块，所述测量探头步进调节模块连接所述CPU。
[0016] 优选地，所述防扭转万向深孔测斜系统还包括后台服务器，所述手持功能端还包 括无线通讯模块，所述无线通讯模块连接所述CPU;所述手持功能端通过所述无线通讯模 块连接所述后台服务器。
[0017] 优选地，所述无线通讯模块为GPRS模块。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果；本发明对测斜管内两个方向的倾斜 度W及其中一方向的方位角同时进行测量，只需测量一次即可同时得到两个方向的倾斜度 数据，提高工作效率，消除两个方向数据合成时存在的误差；通过对方位角的监测可消除因 测斜管上下扭转带来的计算位移的误差，纠正测量的方位角误差，提供数据修正的准确方 向，使监测结果真实反映实际边坡深部的滑动情况，提高信息的精确性和准确性。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明防扭转万向深孔测斜方法的流程图。
[0020] 图2是测斜管在一测量位置处的截面示意图。
[0021] 图3是本发明防扭转万向深孔测斜仪的结构示意图。
[0022] 图4是本发明防扭转万向深孔测斜系统的结构框图。
[0023] 其中，附图标记说明如下；1、防扭转万向深孔测斜仪；11、测量探头；111、第一倾 角传感器；112、第二倾角传感器；113、磁敏方位传感器；12、滑轮；2、手持功能端；21、CPU; 22、数据传输接口；23、人机接口；24、测量探头步进调节模块；25、GPRS模块；26、界面参数 设置模块；27、电池模块；3、后台服务器；5、测斜管；51、导槽。
【具体实施方式】
[0024] 为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详 细说明。
[0025] 本发明首先提供一种防扭转万向深孔测斜方法，该方法应用于对边坡深部的滑动 监测，该方法通过对深孔内测斜管的监测而得到深孔所在边坡的变形位移数据，测斜管在 深孔内的埋设可W利用现有技术，通过本方法所获得的该变形位移数据包括滑动部位、时 间、滑动水平距离（即滑动位移）等。
[0026] 参阅图1，本发明的测斜方法包括如下步骤：
[0027]S10;逐一对测斜管内多个测量位置进行倾斜度和方位角的测量，其中在同一测量 位置处同时对该测量位置所在平面内两个设定方向的倾斜度W及其中一所述设定方向的 方位角进行测量，相邻两测量位置具有设定距离。较优地，两个设定方向相互垂直，多个测 量位置中各测量位置等距离分布。
[0028] S20 ;获取各测量位置处的倾斜度及方位角数据，根据各测量数据进行处理得到边 坡的变形位移数据。具体地，根据各测量位置处的倾斜度W及相邻两测量位置的设定距离 计算测斜管在相邻两测量位置之间的单步滑动位移，根据方位角对各单步滑动位置进行矢 量相加得到测斜管总的滑动位移。
[0029] 图2示出了测斜管5 -测量位置所在平面的截面示意图，测斜管5内具有两组导 槽51，在测量时分别对该平面内两组导槽51的连线即A轴和B轴相对于水平面的倾斜度 (倾斜角度）进行测量，A轴与B轴相互垂直。将测量出的A轴的倾斜角度表示为Θ，Β轴 的倾斜角度表示为Υ。角度分正负，对A轴的倾斜角度，向Α+方向倾斜为正角度，向Α-方 向倾斜为负角度，其中，在工程实践中常把A+方向作为滑坡方向；同理，测量的B轴倾斜角 度，向B+方向倾斜为正角度，向B-方向倾斜为负角度。
[0030] 由于测斜管5存在扭动，测斜管5多个测量位置处的A+、A-、B+、B-四个方向不完 全重合，存在一定的转动角度，本发明对在测量A轴和B轴的倾斜角度的同时，还对A+方向 的方位角进行测量，确定每次测量的A+轴的倾斜角度所对应的方位。方位角的定义为探管 轴线方向在水平面上的投影与地球磁北方向顺时针计量的夹角。定义相邻两测量位置处的 距离为以L大致为测斜管5内相邻两测量位置之间的管壁长度。
[0031] 测斜管5的滑动位移（即水平方向的偏移距离）的计算过程如下。
[0032] 第i次单步测量得到的参数为；A轴倾斜角度Θ1，B轴倾斜角度Y1，A轴方位角 .約. :苗
[0033] 计算可得到；第i次单步测量的A轴方向单步滑动位移：Λ1=L·sinΘ1，其矢量 表示为：
第i次单步测量的B轴方向单步滑动位移：其矢量表示
为：
[0034] 第i次单步测量的A轴、B轴方向单步合成位移：
其矢量表示为：
[0035] 对测斜管5内多个测量位置测量得到相应的测量数据后，即可计算得到A轴 方向的总滑动位移；Δ=Δ1+Δ2+. . . +Δi=L·sin白i+L·sin白2+. . .+L·sin白i, 其矢量表示为：
B轴方向的总 滑动位移：
其矢量表示为：
A、B方向合成矢量 位移
[0036] 根据上述测斜方法的思想，本发明提供一种防扭转万向