测量岩土体多方向水平位移的测斜装置及测斜方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置及测斜方法，包括测斜仪探头、测斜管、刚性杆，两根测斜管的端部能通过连接套连接呈一体，测斜管的内等距间隔设置两个环槽，测斜仪探头包括的中空的金属探杆、安装在金属探杆上的定向陀螺仪、连接金属探杆的数据线缆，刚性杆包括中空的金属推杆，金属推杆的首端圆周均布有至少三个弹簧销钉，金属推杆的尾端圆周均布有至少三个方孔A，方孔A用于另一个金属推杆首端的弹簧销钉相连接，所述金属探杆尾端圆周均布至少三个方孔B，金属推杆经首端的弹簧销钉与方孔B相连接本装置结构简单，设计合理，可测量岩土体在任意待测方向上的水平位移，可满足各类岩土工程中关于岩土体水平位移测量的新需求。

Inclinometer and inclinometer for measuring horizontal displacement in multi-direction of rock and soil

【技术实现步骤摘要】
测量岩土体多方向水平位移的测斜装置及测斜方法
本专利技术涉及一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置及测斜方法，属于土木工程

技术介绍
岩土体深部变形规律是判断岩土与地下工程安全的重要指标，因此测量深部岩土体的水平位移（以下简称测斜）已成为边坡、基坑、隧道等岩土工程监测中的必备项目。目前常规的测斜装置及其测斜方法包括以下两大方面：测斜管埋设和测斜仪量测。测斜管通常采用内壁带有4道凹槽（以下分别称A槽、B槽、C槽、D槽）的PVC管，埋设时可将其逐段接长，插入预先打设好的钻孔中，或随钢筋笼一起浇筑在结构内。测斜仪通常由探头、数据导线和采集仪组成，使用时将两侧带有导轮的探头，沿内壁凹槽逐段伸入测斜管中，后再沿内壁凹槽逐段拖出；在逐段伸入或拖出的过程中，采集仪逐段记录探头与铅锤方向的夹角，后通过公式计算求得各深度处岩土体的水平位移。测斜管埋设时，应将管壁内槽道方向（如AC方向）对准待测方向（如岩土体可能的最大水平位移方向）。但实际埋设或使用过程中，测斜管不可避免地受到人为操作或岩土体自身大变形的影响，其管身很可能出现扭转。即测斜管上部的槽道方向能够对准待测方向，但其中下部的槽道方向已发生较大偏转，更有甚者，会出现探头从AC槽道方向伸入却从BD槽道方向拖出的极端情况。实际埋设或使用过程中的另一种情形是，无法预估岩土体可能出现的最大水平位移方向（如复杂型形条件下的边坡工程），此时使用4道凹槽（2对方向）的传统测斜管已无法满足岩土工程监测的要求。
技术实现思路
本专利技术提出一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置及测斜方法。本专利技术解决技术问题所采用的方案是，一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置，包括测斜仪探头、测斜管，两根测斜管的端部能通过连接套连接呈一体，测斜管的内等距间隔设置两个环槽；所述测斜仪探头包括的中空的金属探杆、安装在金属探杆上的定向陀螺仪、连接金属探杆的数据线缆；还包括若干能相互拼接的刚性杆，所述刚性杆包括中空的金属推杆，金属推杆的首端圆周均布有至少三个弹簧销钉，金属推杆的尾端圆周均布有至少三个方孔A，方孔A用于另一个金属推杆首端的弹簧销钉相连接，所述金属探杆尾端圆周均布至少三个方孔B，金属推杆经首端的弹簧销钉与方孔B相连接。进一步的，所述金属推杆外周上下间隔设置两个定向凸部，定向凸部上开设有用于卡固数据线缆的卡槽。进一步的，每组万向滚轮，包括圆周均布的至少三个万向滚轮。进一步的，所述万向滚轮包括球形滚珠、中空球形壳，所述中空球形壳固接于金属探杆上，球形滚珠安置于球形壳内，球形壳一端开口，球形滚珠由开口露出，球形壳上沿金属探杆径向设置通孔，通孔内设置有止推弹簧，止推弹簧一端与金属探杆固接，另一端抵靠球形滚珠。进一步的，弹簧销钉包括铰接在金属推杆上的摆杆，摆杆前端位于金属推杆前侧，摆杆后端经压簧连接金属推杆，摆杆前端设置有与方孔A或方孔B卡接的卡块。一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置的测斜方法：1）将测斜仪探头及多根刚性推杆，通过弹簧销钉和方孔首尾依次衔接，接长至所需长度，将数据线缆卡在刚性推杆的定向凸部上，将数据线缆连接采集仪；2）将探头伸入测斜管内，使测斜仪探头上的2组万向滚轮恰好落入测斜管内壁的两个环槽内；3）旋转刚性杆，带动探头在环形凹槽内旋转，并使两个环槽上的定向凸部对准待测方向，并通过采集仪读取待测方向上的探头倾角；4）推动刚性杆，将探头推出环槽，继续沿测斜管前进，直到万向滚轮恰好落入测斜管内壁的下一道环槽内；5）调整刚性杆和测斜仪探头使其对准待测方向，进而读取该方向上的探头倾角；6）重复上述操作步骤，直至沿测斜管全长完成各深度处的倾角测量，并通过相应公式计算得到土体各深度处的水平位移。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：结构简单，设计合理，可测量岩土体在任意待测方向上的水平位移，可满足各类岩土工程中关于岩土体水平位移测量的新需求，克服了传统测斜方法中由于测斜管自身扭转带来的测量误差，或由于无法预估待测方向带来的测斜管埋设定向错误。附图说明下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。图1为本装置的结构示意图；图2为测斜管的结构示意图；图3为测斜仪探头的结构示意图；图4为万向滚轮的结构示意图；图5为刚性杆的结构示意图。图中：1-测斜管；11-环槽；12-连接套；2-测斜仪探头；21-金属导杆；22-定向陀螺仪；23-万向滚轮；231-球形壳；232-球形滚珠；233-止推弹簧；24-数据线缆；25-方孔B；3-刚性杆；31-金属推杆；32-弹簧销钉；33-方孔A；34-定向凸部；4-采集仪。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。如图1-图5所示，一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置，包括测斜仪探头、测斜管，两根测斜管的端部能通过连接套连接呈一体，测斜管的内等距间隔设置两个环槽，若干测斜管之间可通过连接套，不断接长至所需长度；所述测斜仪探头包括的中空的金属探杆、安装在金属探杆上的定向陀螺仪（即方向传感器）、连接金属探杆的数据线缆；还包括若干能相互拼接的刚性杆，所述刚性杆包括中空的金属推杆，金属推杆的首端圆周均布有至少三个弹簧销钉，金属推杆的尾端圆周均布有至少三个方孔A，方孔A用于另一个金属推杆首端的弹簧销钉相连接，所述金属探杆尾端圆周均布至少三个方孔B，金属推杆经首端的弹簧销钉与方孔B相连接。在本实施例中，所述金属推杆外周上下间隔设置两个定向凸部，定向凸部上开设有用于卡固数据线缆的卡槽，实际测斜过程中，定向凸部可用于确定待测方向，同时可兼做数据线缆的卡线装置。在本实施例中，每组万向滚轮，包括圆周均布的至少三个万向滚轮。在本实施例中，所述万向滚轮包括球形滚珠、中空球形壳，所述中空球形壳固接于金属探杆上，球形滚珠安置于球形壳内，球形壳一端开口，球形滚珠由开口漏出，球形壳上沿金属探杆径向设置通孔，通孔内设置有止推弹簧，止推弹簧一端与金属探杆固接，另一端抵靠球形滚珠，止推弹簧可提供足够的弹力，将球形滚珠顶推在测斜管内壁上。在本实施例中，弹簧销钉包括铰接在金属推杆上的摆杆，摆杆前端位于金属推杆前侧，摆杆后端经压簧连接金属推杆，摆杆前端设置有与方孔A或方孔B卡接的卡块。一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置的测斜方法：1）将测斜仪探头及多根刚性推杆，通过弹簧销钉和方孔首尾依次衔接，接长至所需长度，将数据线缆卡在刚性推杆的定向凸部上，将数据线缆连接采集仪；2）将探头伸入测斜管内，使测斜仪探头上的2组万向滚轮恰好落入测斜管内壁的两个环槽内；3）旋转刚性杆，带动探头在环形凹槽内旋转，并使两个环槽上的定向凸部对准待测方向，并通过采集仪读取待测方向上的探头倾角；4）推动刚性杆，将探头推出环槽，继续沿测斜管前进，直到万向滚轮恰好落入测斜管内壁的下一道环槽内；5）调整刚性杆和测斜仪探头使其对准待测方向，进而读取该方向上的探头倾角；6）重复上述操作步骤，直至沿测斜管全长完成各深度处的倾角测量，并通过相应公式计算得到土体各深度处的水平位移。下面给出一组具体的结构规格作为参考：工厂定制带环形凹槽PVC测斜管，其中测斜管单节长度1000mm，外径80mm，壁厚7mm；每节测斜管内侧刻有两个环槽，分别距左右端头250mm，即环槽间距为500mm；环槽截面为圆弧形，槽深3mm，槽宽20mm；连接套长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置，包括测斜仪探头、测斜管，其特征在于：两根测斜管的端部能通过连接套连接呈一体，测斜管的内等距间隔设置两个环槽；所述测斜仪探头包括的中空的金属探杆、安装在金属探杆上的定向陀螺仪、连接金属探杆的数据线缆；还包括若干能相互拼接的刚性杆，所述刚性杆包括中空的金属推杆，金属推杆的首端圆周均布有至少三个弹簧销钉，金属推杆的尾端圆周均布有至少三个方孔A，方孔A用于另一个金属推杆首端的弹簧销钉相连接，所述金属探杆尾端圆周均布至少三个方孔B，金属推杆经首端的弹簧销钉与方孔B相连接。

【技术特征摘要】
1.一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置，包括测斜仪探头、测斜管，其特征在于：两根测斜管的端部能通过连接套连接呈一体，测斜管的内等距间隔设置两个环槽；所述测斜仪探头包括的中空的金属探杆、安装在金属探杆上的定向陀螺仪、连接金属探杆的数据线缆；还包括若干能相互拼接的刚性杆，所述刚性杆包括中空的金属推杆，金属推杆的首端圆周均布有至少三个弹簧销钉，金属推杆的尾端圆周均布有至少三个方孔A，方孔A用于另一个金属推杆首端的弹簧销钉相连接，所述金属探杆尾端圆周均布至少三个方孔B，金属推杆经首端的弹簧销钉与方孔B相连接。2.根据权利要求1所述的测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,其特征在于：所述金属推杆外周上下间隔设置两个定向凸部，定向凸部上开设有用于卡固数据线缆的卡槽。3.根据权利要求1所述的测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,其特征在于：每组万向滚轮，包括圆周均布的至少三个万向滚轮。4.根据权利要求3所述的测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,其特征在于：所述万向滚轮包括球形滚珠、中空球形壳，所述中空球形壳固接于金属探杆上，球形滚珠安置于球形壳内，球形壳一端开口，球形滚珠由开口露出，球形壳上沿金属探杆径向设置通孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：关振长，卢文良，朱凌枫，洪晨斌，周元锦，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35