一种原位土体分层沉降监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种原位土体分层沉降监测装置及方法，该装置包括设置在探井顶部的圆形基座和多个沉降监测装置，每个所述沉降监测装置均包括锚固机构、沉降传递机构和沉降测量机构，所述锚固机构包括圆形底座和多个钢钉，所述沉降传递机构包括测绳、伸缩管和护管，所述沉降测量机构包括立柱、滑轮机构、测量尺和配重砝码；该方法包括以下步骤：一、沉降监测装置的安装；二、回填夯实；三、沉降测量机构的固定和调节；四、分层沉降监测及数据处理。本发明专利技术设计合理且成本低，省时，省力，安装方便，实现原位土体不同深度的土体变形监测，实用性强。

A monitoring device and method for in-situ stratified settlement of soils

【技术实现步骤摘要】
一种原位土体分层沉降监测装置及方法
本专利技术属于岩土工程测试
，尤其是涉及一种原位土体分层沉降监测装置及方法。
技术介绍
岩土地基的分层沉降监测是岩土工程监测的重要内容。常用于判断各土层的工程特性是否满足设计要求，作为控制施工进度、判断地基稳定状态和评价地基处理效果的重要依据。目前原位土体分层沉降主要采用在原位土体内部埋设分层标进行观测，该方法是根据工程实际需求将分层标埋设于某原位土层中，测量其下土体沉降，其中标底埋设在被测深度土层中，通过标杆将被测土层的沉降变化引至地面采用水准高程测量方法进行测量，该方法在具体实施时存在三个方面的问题：(1)现场分层沉降标为多个，每个沉降标埋设在不同的钻孔中，钻孔间往往存在着较大距离，沉降标得到的分层沉降数据为不同位置沉降标沉降数据的差值，并不能反映某一监测点垂直方向上的连续分层沉降数据；(2)沉降标埋设后回填钻孔成为水分下渗的通道，水分极易沿钻孔下渗，造成土体的加速沉降，无法反应原位土体自然入渗状况下的沉降规律；(3)沉降标的分散埋设同样给数据采集工作带来麻烦，技术人员的工作量较大。亟需开发一种设计合理且试验准确便捷，省时、省力，花费小的原位土体分层沉降监测装置及方法，以增大其适用性和准确性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种原位土体分层沉降监测装置，其设计合理且成本低，省时，省力，安装方便，实现原位土体不同深度的土体变形监测，实用性强。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种原位土体分层沉降监测装置，其特征在于：包括设置在探井顶部的圆形基座和多个沿圆形基座圆周方向均匀布设且对原位土体不同深度沉降进行监测的沉降监测装置，所述探井的顶部和原位土体地表齐平，多个所述沉降监测装置均相同，每个所述沉降监测装置均包括伸入探井且插入原位土体内的锚固机构、与所述锚固机构连接的沉降传递机构和与所述沉降传递机构连接的沉降测量机构，所述锚固机构包括圆形底座和多个设置在圆形底座一侧且用于插入原位土体内的钢钉，所述沉降传递机构包括一端与圆形底座固定连接的测绳、套设在测绳外的伸缩管和连接在伸缩管上端且套装在测绳外的护管，所述护管的顶端伸出圆形基座顶部；所述沉降测量机构包括安装在圆形基座上的立柱、安装在立柱顶端且供测绳绕过的滑轮机构和安装在立柱中部的测量尺，以及与测绳绕过所述滑轮机构的另一端固定连接的配重砝码，所述测量尺上套设有能沿测量尺长度方向移动的滑移块，所述滑移块上设置有伸出臂，所述伸出臂与自然下垂的测绳固定连接，所述圆形基座上安装多个地表沉降标。上述的一种原位土体分层沉降监测装置，其特征在于：多个所述沉降监测装置中的锚固机构分别锚固在不同深度的原位土体层中，相邻两个沉降监测装置中的圆形底座的竖直间距大于0.5m；所述立柱上设置有第一测尺固定杆和与第一测尺固定杆呈平行布设的第二测尺固定杆，所述测量尺的两端分别安装在第一测尺固定杆和第二测尺固定杆上，所述第一测尺固定杆和第二测尺固定杆均包括U形杆体和设置在U形杆体一端且能套装在立柱上的管夹块，所述U形杆体上设置有腰形孔，所述U形杆体形成供第一测尺固定杆和第二测尺固定杆安装的U形凹槽，所述管夹块的开口部穿设有锁紧螺栓；所述立柱的底端设置有法兰盘底座，所述圆形基座上沿圆周方向均布多个供法兰盘底座安装的预埋螺栓。上述的一种原位土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述滑轮机构包括设置在立柱顶部的导向杆、安装在导向杆一端的第一滑轮和安装在导向杆另一端的第二滑轮，所述立柱顶部设置有供导向杆安装的限位机构，所述限位机构包括上下呈对称布设的限位板，所述限位板包括夹板和位于夹板中部且供导向杆夹装的弧形夹槽，所述夹板上设置有紧固螺栓安装孔，所述测绳的另一端依次绕过第一滑轮和第二滑轮与配重砝码连接。上述的一种原位土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述圆形底座上设置有圆柱接头，所述圆柱接头上设置有吊环螺丝，所述测绳的一端通过卡扣与所述吊环螺丝固定连接；所述伸缩管的一端和圆柱接头通过第一喉箍固定连接，所述伸缩管的另一端和护管通过第二喉箍固定连接。同时，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工便捷的原位土体分层沉降监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、沉降监测装置的安装：步骤101、在待测的原位土体底层中开挖探井；其中，探井的顶面与地表齐平；步骤102、在沿探井内壁竖直方向间隔设置多个沉降观测点；其中，相邻两个沉降观测点的竖直间距大于0.5m；步骤103、在沉降观测点处开挖圆形安装孔，并在圆形安装孔上方开挖圆弧形管槽；其中，所述圆弧形管槽沿探井内壁竖直方向；步骤104、在圆弧形管槽填充防水材料，形成防水区域；其中，防水区域与圆形安装孔之间设置有伸缩管间隙；步骤105、将所述锚固机构与所述沉降传递机构固定连接；步骤106、将锚固机构吊放至探井内沉降观测点，待锚固机构稳定不摆动时，将锚固机构安装在沉降观测点处，同时，将伸缩管安装在伸缩管间隙内，将护管压入已填充防水材料的圆弧形管槽中；并沿护管长度方向间隔布设管卡插入原位土体内固定护管；其中，所述锚固机构的钢钉插入原位土体内，所述圆形底座安装在圆形安装孔内，且所述圆形底座的外表面不超过探井内侧壁；步骤107、多次重复步骤103至步骤106，完成多个沉降监测装置的安装，并按照沉降观测点的深度从小到大分别记作第一个观测点、第二个观测点、...、第i个观测点、...、第n个观测点，同时，多个沉降监测装置分别记作第一个沉降监测装置、第二个沉降监测装置、...、第i个沉降监测装置、...、第n个沉降监测装置；n为沉降监测装置的数量，i和n均为正整数，1≤i≤n，n不小于3；步骤二、回填夯实：沿探井深度方向由下至上分层回填夯实处理，直至与探井顶面相齐平；其中，相邻两个回填层中摊铺防水材料干粉；步骤三、沉降测量机构的固定和调节：步骤301、将立柱安装在圆形基座上，使立柱与圆形基座呈垂直布设；步骤302、调节导向杆使第一滑轮靠近护管的边缘的竖向切线与护管的中心重合；步骤303、将测绳的伸出端依次绕过第一滑轮和第二滑轮与配重砝码连接；其中，护管内测绳与护管的中心线重合；步骤304、调节测量尺距离立柱的间距，以使测量尺上的伸出臂与自然下垂的测绳贴合；然后将与伸出臂固定连接的滑移块移动至测量尺中部，并将伸出臂与测绳用卡扣固定；步骤四、分层沉降监测及数据处理：步骤401、在圆形基座上安装多个地表沉降标；步骤402、初始监测时，获取多个沉降监测装置中测量尺的初始刻度值；并将第一个沉降监测装置中测量尺的初始刻度值记作L1(0),第二个沉降监测装置中测量尺的初始刻度值记作L2(0),第i个沉降监测装置中测量尺的初始刻度值记作Li(0),第n个沉降监测装置中测量尺的初始刻度值记作Ln(0)；步骤403、采用水准仪观测多个所述地表沉降标的初始高程，并将第q个地表沉降标的初始高程记作lq(0)；根据公式得到地表的初始高程平均值lc(0)；其中，p表示地表沉降标的总数，q和p均为正整数，1≤q≤p，p不小于3；步骤404、第j个测量周期时，获取多个沉降监测装置中测量尺的刻度值；并将第j个测量周期时第一个沉降监测装置中测量尺的刻度值记作L1(j),第j个测量周期时第二个沉降监测装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位土体分层沉降监测装置，其特征在于:包括设置在探井(6)顶部的圆形基座(4)和多个沿圆形基座(4)圆周方向均匀布设且对原位土体不同深度沉降进行监测的沉降监测装置，所述探井(6)的顶部和原位土体地表齐平，多个所述沉降监测装置均相同，每个所述沉降监测装置均包括伸入探井(6)且插入原位土体内的锚固机构、与所述锚固机构连接的沉降传递机构和与所述沉降传递机构连接的沉降测量机构，所述锚固机构包括圆形底座(1‑1)和多个设置在圆形底座(1‑1)一侧且用于插入原位土体内的钢钉(1‑2)，所述沉降传递机构包括一端与圆形底座(1‑1)固定连接的测绳(2‑1)、套设在测绳(2‑1)外的伸缩管(2‑2)和连接在伸缩管(2‑2)上端且套装在测绳(2‑1)外的护管(2‑3)，所述护管(2‑3)的顶端伸出圆形基座(4)顶部；所述沉降测量机构包括安装在圆形基座(4)上的立柱(3‑2)、安装在立柱(3‑2)顶端且供测绳(2‑1)绕过的滑轮机构和安装在立柱(3‑2)中部的测量尺(3‑8)，以及与测绳(2‑1)绕过所述滑轮机构的另一端固定连接的配重砝码(3‑12)，所述测量尺(3‑8)上套设有能沿测量尺(3‑8)长度方向移动的滑移块(3‑11)，所述滑移块(3‑11)上设置有伸出臂(3‑10)，所述伸出臂(3‑10)与自然下垂的测绳(2‑1)固定连接，所述圆形基座(4)上安装多个地表沉降标(5)。...

【技术特征摘要】
1.一种原位土体分层沉降监测装置，其特征在于:包括设置在探井(6)顶部的圆形基座(4)和多个沿圆形基座(4)圆周方向均匀布设且对原位土体不同深度沉降进行监测的沉降监测装置，所述探井(6)的顶部和原位土体地表齐平，多个所述沉降监测装置均相同，每个所述沉降监测装置均包括伸入探井(6)且插入原位土体内的锚固机构、与所述锚固机构连接的沉降传递机构和与所述沉降传递机构连接的沉降测量机构，所述锚固机构包括圆形底座(1-1)和多个设置在圆形底座(1-1)一侧且用于插入原位土体内的钢钉(1-2)，所述沉降传递机构包括一端与圆形底座(1-1)固定连接的测绳(2-1)、套设在测绳(2-1)外的伸缩管(2-2)和连接在伸缩管(2-2)上端且套装在测绳(2-1)外的护管(2-3)，所述护管(2-3)的顶端伸出圆形基座(4)顶部；所述沉降测量机构包括安装在圆形基座(4)上的立柱(3-2)、安装在立柱(3-2)顶端且供测绳(2-1)绕过的滑轮机构和安装在立柱(3-2)中部的测量尺(3-8)，以及与测绳(2-1)绕过所述滑轮机构的另一端固定连接的配重砝码(3-12)，所述测量尺(3-8)上套设有能沿测量尺(3-8)长度方向移动的滑移块(3-11)，所述滑移块(3-11)上设置有伸出臂(3-10)，所述伸出臂(3-10)与自然下垂的测绳(2-1)固定连接，所述圆形基座(4)上安装多个地表沉降标(5)。2.按照权利要求1所述的一种原位土体分层沉降监测装置，其特征在于：多个所述沉降监测装置中的锚固机构分别锚固在不同深度的原位土体层中，相邻两个沉降监测装置中的圆形底座(1-1)的竖直间距大于0.5m；所述立柱(3-2)上设置有第一测尺固定杆(3-7)和与第一测尺固定杆(3-7)呈平行布设的第二测尺固定杆(3-9)，所述测量尺(3-8)的两端分别安装在第一测尺固定杆(3-7)和第二测尺固定杆(3-9)上，所述第一测尺固定杆(3-7)和第二测尺固定杆(3-9)均包括U形杆体(3-7-1)和设置在U形杆体(3-7-1)一端且能套装在立柱(3-2)上的管夹块(3-7-4)，所述U形杆体(3-7-1)上设置有腰形孔(3-7-2)，所述U形杆体(3-7-1)形成供第一测尺固定杆(3-7)和第二测尺固定杆(3-9)安装的U形凹槽(3-7-5)，所述管夹块(3-7-4)的开口部穿设有锁紧螺栓(3-7-3)；所述立柱(3-2)的底端设置有法兰盘底座(3-1)，所述圆形基座(4)上沿圆周方向均布多个供法兰盘底座(3-1)安装的预埋螺栓(7)。3.按照权利要求1所述的一种原位土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述滑轮机构包括设置在立柱(3-2)顶部的导向杆(3-6)、安装在导向杆(3-6)一端的第一滑轮(3-4)和安装在导向杆(3-6)另一端的第二滑轮(3-5)，所述立柱(3-2)顶部设置有供导向杆(3-6)安装的限位机构，所述限位机构包括上下呈对称布设的限位板(3-3)，所述限位板(3-3)包括夹板(3-3-1)和位于夹板(3-3-1)中部且供导向杆(3-6)夹装的弧形夹槽(3-3-2)，所述夹板(3-3-1)上设置有紧固螺栓安装孔，所述测绳(2-1)的另一端依次绕过第一滑轮(3-4)和第二滑轮(3-5)与配重砝码(3-12)连接。4.按照权利要求1所述的一种原位土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述圆形底座(1-1)上设置有圆柱接头(1-3)，所述圆柱接头(1-3)上设置有吊环螺丝(1-4)，所述测绳(2-1)的一端通过卡扣(2-1-1)与所述吊环螺丝(1-4)固定连接；所述伸缩管(2-2)的一端和圆柱接头(1-3)通过第一喉箍(2-2-1)固定连接，所述伸缩管(2-2)的另一端和护管(2-3)通过第二喉箍(2-2-2)固定连接。5.一种利用如权利要求1所述监测装置进行原位土体分层沉降监测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、沉降监测装置的安装：步骤101、在待测的原位土体底层中开挖探井(6)；其中，探井(6)的顶面与地表齐平；步骤102、在沿探井(6)内壁竖直方向间隔设置多个沉降观测点；其中，相邻两个沉降观测点的竖直间距大于0.5m；步骤103、在沉降观测点处开挖圆形安装孔，并在圆形安装孔上方开挖圆弧形管槽；其中，所述圆弧形管槽沿探井(6)内壁竖直方向；步骤104、在圆弧形管槽填充防水材料，形成防水区域；其中，防水区域与圆形安装孔之间设置有伸缩管间隙；步骤105、将所述锚固机构与所述沉降传递机构固定连接；步骤106、将锚固机构吊放至探井(6)内沉降观测点，待锚固机构稳定不摆动时，将锚固机构安装在沉降观测点处，同时，将伸缩管(2-2)安装在伸缩管间隙内，将护管(2-3)压入已填充防水材料的圆弧形管槽中；并沿护管(2-3)长度方向间隔布设管卡插入原位土体内固定护管(2-3)；其中，所述锚固机构的钢钉(1-2)插入原位土体内，所述圆形底座(1-1)安装在圆形安装孔内，且所述圆形底座(1-1)的外表面不超过探井(6)内侧壁；步骤107、多次重复步骤103至步骤106，完成多个沉降监测装置的安装，并按照沉降观测点的深度从小到大分别记作第一个观测点、第二个观测点、...、第i个观测点、...、第n个观测点，同时，多个沉降监测装置分别记作第一个沉降监测装置、第二个沉降监测装置、...、第i个沉降监测装置、...、第n个沉降监测装置；n为沉降监测装置的数量，i和n均为正整数，1≤i≤n，n不小于3；步骤二、回填夯实：沿探井(6)深度方向由下至上分层回填夯实处理，直至与探井(6)顶面相齐平；其中，相邻两个回填层中摊铺防水材料干粉；步骤三、沉降测量机构的固定和调节：步骤301、将立柱(3-2)安装在圆形基座(4)上，使立柱(3-2)与圆形基座(4)呈垂直布设；步骤302、调节导向杆(3-6)使第一滑轮(3-4)靠近护管(2-3)的边缘的竖向切线与护管(2-3)的中心重合；步骤303、将测绳(2-1)的伸出端依次绕过第一滑轮(3-4)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘争宏，于永堂，张龙，郑建国，王俊茂，陈冉升，曹杰，刘智，王云南，乔建伟，周远强，
申请(专利权)人：机械工业勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61