利用活动测斜仪测量地层水平位移的方法及活动测斜仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种活动测斜仪，尤其是一种利用活动测斜仪测量地层水平位移的方 法及活动测斜仪。
【背景技术】
[0002] 目前，测斜仪是一种用于测量钻孔、基坑、地基基础、墙体和巧体坡等工程构筑物 的顶角、方位角的仪器，测斜仪主要包括测头导轮和测斜探头，测头导轮是沿测斜导管的导 槽沉降或提升，测斜导头内的加速度传感器可W敏感导管在每一深度处的倾斜角度，输出 一个电压信号，通过特定的正弦函数将其换算成水平位移。
[0003]现有的测斜方法要求在监测周期内，测斜管底部的水平位移为零，运需要测斜孔 的深度要深于工程开挖的扰动深度。在实际工程中，钻孔深度越深，钻孔越困难，费用越高， 很难达到运一要求。如果测斜孔底部存在水平位移，运种测斜方式并没有考虑到测斜仪底 部的水平位移，利用上述测量方法所获得的数据分析出的水平位移只是实际水平位移的一 部分，无法全面准确地反映工程实践特征，相应的在W此分析结果为依据的工程实践中，存 在潜在的工程风险。由于活动测斜仪广泛应用于岩±边坡、建筑物地基、矿井、基坑开挖W 及地下结构工程内部水平位移观测和路基剖面沉降观测中，若某一地层水平位移过大，导 致工程结构失稳破坏，会造成重大的国民经济损失。
[0004] 由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种利用活动测斜仪测量地层 水平位移的方法及活动测斜仪，其操作简便，可有效缩短钻孔深度并消除现有测斜仪无法 测量地层水平位移的缺陷。
[0006]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0007] -种利用活动测斜仪测量地层水平位移的方法，包括如下步骤
[000引步骤1，首先用便携带的GPS定位仪连接套和GPS定位仪测取刚埋设好的测斜管初 始坐标值化；
[0009] 步骤2,经过根据工程测斜要求的勘测时间后，将测斜管放入待测钻孔内，测读仪 放置在地表，GPS定位仪安装在GPS定位仪连接套上，GPS定位仪连接套下端固定于测斜管 上，将GPS定位仪连接套上端与电缆输导管相连，电缆输导管由电缆支架的铁圈固定，电缆 支架上放上电缆导轮，打开蓝牙，进行测量；
[0010] 步骤3,制定测量次数n，在开始测量前，用GI^定位仪测得测斜管顶端的坐标值化， 在整个测量次数η内，将活动探头沿测斜管从第一个测点到最后一个测点每次移动距离L， 每次移动的距离L通过测斜电缆上的刻度值进行控制;移动的过程中，地层实际上存在偏移 量，地层的移动带动测斜管发生偏移，活动探头移动至每一深度处时，由蓝牙W电压信号的 方式传输至测读仪U+，满足公式U+ =K〇+KgSin目，式中：Κ〇为加速度计偏值、Κ为加速度计灵 敏度、g为重力加速度;活动测斜仪在竖直状态下，测斜仪探头的理论值为零，但在实际情况 下会有一个接近零的值输出，运就是零点的偏移误差，即式中的Κο,为了消除Κο的影响，将活 动探头调转180°，在该点进行第二次测量:U- =K〇-KgSine两式相减将偏值Κο消去，得差数 U+-U- = 2KgSin目，通过上述原理公式计算可得目值，则活动探头从前一测点移动至下一测 点时，活动探头水平偏移位移Zi=LSin0i，i= 1,2η，其中η为测点的数量，通过坐标值 Di和化利用公式Xi=Di-D2计算得到测斜管的水平总位移XI，整个测量次数η内，测斜管的水 平偏移总位移
则通过下式即可计算出地层水平位移Χι，Χι= Xi-Ζ，活动探头所测深度为出=Lcos目i，i=0,1，2......η，η为测点的数量，活动探头所测总 深度
[0011] -种活动测斜仪，包括测读仪、GPS定位仪、测斜管及测斜电缆、电缆支架和GPS定 位仪连接套，测读仪位于测斜管一侧，且两者单独设置，测斜电缆安装于电缆支架上，GPS定 位仪连接套固定于测斜管上端，测斜电缆的一端穿过GPS定位仪连接套与设置于测斜管中 的活动探头相连，GPS定位仪连接套上设置有至少一个GI^定位仪，电缆支架上设置有用于 将测斜电缆电压信号传输给测读仪的蓝牙；
[0012] 所述电缆支架上设置有用于支撑测斜电缆的电缆导轮和固定电缆输导管的铁圈。
[0013] 所述电缆输导管下端与GI^定位仪连接套上端固定连接。
[0014] 所述电缆输导管上留有读数孔，读取测斜电缆的下放长度。
[0015] 所述测斜电缆上设置有用于测知活动探头沿测斜管移动距离的刻度值，通过电缆 输导管上留有读数孔读取电缆上的刻度值。
[0016] 所述活动探头上安装有四个导向轮，其中两个导向轮安装在活动探头的上部，另 外两个导向轮安装在活动探头的下部，测斜管的内壁上开设有与导向轮相适配的导向槽， 导向槽保证导向轮在其内移动，使活动探头在测斜管中顺杨地上下运动，避免摆动，有效提 高测量数据的准确性。
[0017] 所述活动探头内设置有加速度仪腔室，加速度仪腔室内设置有加速度计传感器， 活动探头在测斜电缆的带动下能够沿测斜管做升降运动。
[0018] 所述活动探头的顶端设置有用于和测斜电缆相连的电缆连接头，电缆连接头内部 与加速度传感器相连，将速度传感器测得的电压信号经测斜电缆和蓝牙传输至测读仪。
[0019] 所述活动探头的底端设置有缓冲垫，缓冲垫可W避免在工作时，对活动探头造成 冲击而影响数据准确性，有效提高工作效率和数据准确度。
[0020] 所述测斜管的底部设置有密封套，避免钻孔中的异物进入测斜管中，对测量造成 影响，W及对测斜管造成破坏，影响使用寿命，保证测斜管中的活动探头正常运动。
[0021 ]所述测斜管是由PVC塑料制成的，PVC塑料耐腐蚀，成本低，易于成形，质量轻，易携 带。
[0022]本发明的有益效果为:本发明中的活动测斜仪结构简单，操作方便，利用本发明可 有效缩短钻孔深度，降低经济成本，能够充分考虑到某一深度地层随时间的移动变化量，进 行水平总位移和水平偏移位移的测量，利用GI^定位仪所获得的数据分析出的水平位移，并 根据测量数值计算地层水平位移，能够全面准确地反映工程实践特征，相应的在W此分析 结果为依据的工程实践中，能完全将地层水平位移的影响消除。利用本发明中的活动测斜 仪测量地层水平位移的方法解决了W往测斜仪只能在测孔位置固定假设条件下工作的弊 端，使测量数据更加准确，为边坡、基坑支护施工提供了更可靠的依据。而且利用本发明无 需打太深的孔即可测得准确数据，有效地降低了测量成本。同时，利用本发明中的活动测斜 仪可有效地节省人工，防止测斜电缆提升过程中电缆打结，提高工作效率，避免与地表锋利 物体接触，造成测斜电缆的破损，影响正常信号的传输。
【附图说明】
[0023]图1为本发明中活动测斜仪的结构示意图。
[0024]图2为测斜管的俯视图。
[0025]图3为本发明中活动探头的结构示意图。
[0026]图4测斜管电缆支架结构示意图；
[0027]图5为利用本发明测量地层水平位移的原理图。
[00%]其中，1、测读仪，2、GPS定位仪，3、测斜电缆，4、电缆输导管，5、活动探头，6、GPS定 位仪连接套，7、测斜管，8、电缆支架，9、读数孔，10、电缆导轮，11、导轮把手，12、地表面，13、 蓝牙，14、铁圈，15、支架骨体，16、导向槽，17、导向轮，18、密封套，19、电缆连接头，20、加速 度仪腔室，21、缓冲垫。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0030]如图1至图4所示，活动测斜仪，包括测读仪1、GPS定位仪2、测斜管7及测斜电缆3、 电缆支架8和GI^定位仪连接套6,测读仪1位于测斜管7-侧，且两者单独设置，测斜电缆3安 装于电缆支架8上，GPS定位仪连接套6固定于测斜管7上端，测斜电缆3的一端穿过GPS定位 仪连接套6与设置于测斜管7中的活动探头5相连，GPS定位仪连接套6上设置有一个GPS定位 仪2，；电缆支架8上设置有用于将测斜电缆3接收电压信号传输给测读仪1的蓝牙13。
[0031]活动探头5上安装有四个导向轮17,其中两个导向轮17安装在活动探头5的上部， 另外两个导向轮17安装在活动探头5的下部，测斜管7的内壁上开设有与导向轮17相适配的 导向槽16,活动探头5在测斜电缆3的带动下能够沿测斜管7做升降运动，活动探头5内设置 有加速度仪腔室20，加速度仪腔室20内设置有加速度计传感器，测斜电缆3可将加速度计传 感器测得的电压信号通过蓝牙13实时传输至测读仪1。
[0032]电缆支架8包括支架骨体15,支架骨体上设置有用于支撑测斜电缆3的电缆导轮10 和固定电缆输导管4的铁圈14。测斜电缆一端依次通过铁圈14、电缆输导管4、GPS定位仪连 接套6与活动探头5相连。电缆输导管4下端与GPS定位仪连接套6上端固定连接。电缆输导管 4上留有读数孔9,读取测斜电缆3的下放长度。测斜电缆3上设置有用于测知活动探头5沿测 斜管7移动距离的刻度值。
[0033]活动探头5的顶端设置有用于和测斜电缆3连接的电缆连接头19。活动探头5的底 端还设置有缓冲垫21，