一种基于光学原理的测斜装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地基沉降变形监测技术领域，具体涉及一种基于光学原理的测斜装 置，它用于测量地下空间体的倾斜角度和水平变形。
【背景技术】
[0002] 在铁路、水利、市政、土建、矿山等岩体工程领域中，土体边坡的稳定性一直都占有 极为重要的地位，如何准确地分析土体边坡稳定性、预防滑坡灾害的形成，提出既经济又安 全的最优化方案，是人们长期以来不断探索的关键技术问题。
[0003] 变形检测是研究和防治滑坡灾害的重要环节之一，通过检测可以掌握边坡的变 形特征和发生、发展规律，预测、预报滑坡体的边界条件、空间规模、发生时间及危害性，以 便及时采取相应的防治对策，尽可能地避免或减轻滑坡灾害引起的经济财产损失和人员伤 亡。同时，根据监测到的边坡岩土体的变形范围和发展趋势，确定滑动面的位置和形态，为 支护工程设计提供依据。
[0004] 常用的检测方法有：测斜仪法、放射性同位素法、应变管法等。其中，采用测斜仪法 确定深部边坡滑动面的位置最为经济有效，该方法可以用来判明位移大小、位移方向和位 移方式等。然而，传统的测斜仪绝大部分还是基于电学原理来得到和计算预埋点的倾斜角 度和水平位移，其主要存在如下缺陷：
[0005] 1)精度低，为了消除传感器的偏值和轴对准所造成的误差，必须采用正反测量的 手段来提高精度；
[0006] 2)稳定性差，由于采用电学原理来实现模拟信号的输出和采集，所用到的分布电 容受外界环境的影响较大，不同的温度、湿度，甚至传输线的扰动都会对结果产生一定的影 响。
[0007] 因此，研发基于光学原理的测斜仪对于提高边坡稳定性分析的精度，促进岩土力 学的发展具有重要意义。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种基于光学原理的测斜装置，它基于光学原理，可靠性 高、精度高、受外界干扰性小，可以实现对深部岩土体内部的变形测量，得到预埋钻孔的三 维变形曲线。
[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0010] 提供一种基于光学原理的测斜装置，该装置包括设置在预埋钻孔内的测斜导管， 所述测斜导管的内壁沿轴向均匀开设有多组导槽，其特征在于，该装置还包括井下测斜机 构和井上测高机构；
[0011] 所述井下测斜机构包括设置在所述测斜导管内的探头，所述探头包括密闭壳体、 激光陀螺和CCD图像传感器，所述激光陀螺设置在所述密闭壳体的顶部中央、且向下发射 竖直激光束，所述CCD图像传感器设置在所述密闭壳体的底部，所述密闭壳体的外壁安装 有与所述多组导槽相对应的滚轮；
[0012] 所述井上测高机构包括相连接的刻度齿轮和计算机，所述刻度齿轮通过绞绳与密 闭壳体的顶部连接，所述计算机与CCD图像传感器连接；
[0013]测量时，先将探头底端与测斜导管的入口处持平，记录此时刻度齿轮的读数，再将 探头通过滚轮和导槽平稳下放一个高度AZ，探头下放的高度AZ通过刻度齿轮的读数得 出，激光陀螺向下发射的竖直激光束投射到CCD图像传感器上，CCD图像传感器通过其接收 板上的刻度实时读出激光束的水平位置信息AX和Ay，如此直至将探头下放到测斜导管 的底部，探头每下方一个高度Az，其对应的激光束的水平位置信息记为AX (z)和Ay(z)， 由此可得在任一高度z激光的位置偏差AX和Ay，并据此绘制激光束的水平偏移曲线，其 中，
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[0016] 其中，倾斜角度0JP0x分别是钻孔倾斜后与铅直方向在x-z和y_z平面内的夹 角，L为探头的高度。
[0017] 按上述技术方案，所述探头的高度为500mm。
[0018] 本发明产生的有益效果是：该装置通过CCD图像传感器接受激光陀螺发射的竖 直激光束，并将激光束的水平位置信息转换为数字信号发送给计算机，其受外界因素干扰 小，稳定性更好，而且CCD图像传感器接收激光信号比传统电测法的精度更高，传统电测法 精度一般在〇.lmm/500mm附近，而最常用的C⑶图像传感器1mm2可以达到400X400个像 素点，精度较电测法可提高40倍，同时，该装置还通过设置于井上的刻度齿轮实时控制、读 取和记录探头下放高度，具有较强的连续性，该装置对测量数据进行处理得到位移曲线，这 样可以得到任一下放高度的变形坐标，以得到每个高程由于地层应力变化造成的位移偏移 值。
【附图说明】
[0019] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0020] 图1是本发明实施例的结构示意图；
[0021] 图2是本发明实施例中测斜导管的结构示意图；
[0022] 图3是本发明实施例中探头的结构示意图。
[0023] 图中：1-探头、101-激光陀螺、102-CCD图像传感器、103-滚轮、104-密闭壳体、 2-测斜导管、201-导槽、3-刻度齿轮、4-计算机、5-绞绳。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0025] 如图1-图3所示，一种基于光学原理的测斜装置，该装置包括设置在预埋钻孔内 的测斜导管2,测斜导管2的内壁沿轴向均匀开设有多组导槽201，该装置还包括井下测斜 机构和井上测高机构；
[0026] 井下测斜机构包括设置在测斜导管2内的探头1，探头1包括密闭壳体104、激光 陀螺101和CCD图像传感器102,激光陀螺101设置在密闭壳体104的顶部中央、且向下发 射竖直激光束，CCD图像传感器102设置在密闭壳体104的底部，密闭壳体104的外壁安装 有与多组导槽相对应的滚轮103 ;
[0027] 井上测高机构包括相连接的刻度齿轮3和计算机4,刻度齿轮3通过绞绳5与