【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土层位移测量，具体是涉及一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置与监测方法。
技术介绍
1、目前，土层水平位移监测多采用便携式测斜仪进行，其基本原理是通过测定不同高度位置钻孔倾斜角进而求得水平向位移，该方法需测量人员定期前往施工现场；除了采用测斜仪进行定期监测外，也可以直接在钻孔中布设位移监测传感器(或倾角仪)，对土层水平位移进行实时监测，但是无法将仪器取出重复利用。
2、中国专利cn219840132u公开了一种土层水平位移监测传感器固定装置，该装置主要由内壁刻有锲形凹槽的套管、套管连接管、安装基座以及连接相邻安装基座的拉绳构成；所述安装基座由方形护筒、铰接于方形护筒外壁的外伸臂、以及置于方形护筒与外伸臂间的预压弹簧组成；该固定装置利用所述安装基座中外伸臂锲形端与埋置在土层中的套管内壁锲形凹槽的契合实现对土层水平位移监测传感器的固定。
3、上述方案虽然能实现将仪器的重复利用，但是却有一定的局限性，若施工地方位于地下，而上方有建筑物或其他障碍物时无法进行竖直钻孔，就无法对土层的位移情况进行测量，在建设城市轨道交通等工程时，盾构隧道施工便是常用的方法之一，掘进地层通常为土层，但在土层中掘进时，常会遇到一些穿越重要建筑物或地面道路等设施的工况，而监测穿越过程中盾构施工是否会对既有建筑或设施产生影响，对可能发生的工作面前方土体滑移与变形进行监控，是一项重要的监测工作。
4、目前对于这类穿越工程，主要采取的监测措施是地面沉降的观测，以及在隧道两侧从地面打设监测孔安装一些测斜仪或磁环等装
技术实现思路
1、针对上述问题，提供一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置与监测方法，通过钻机在隧道的侧壁上倾斜开设钻孔，将监测单体组件沿固定套壳的轴线方向拉伸，固定装置将拉伸出来的监测单体组件依次固定，监测单体组件从收缩的第二状态转换为完全拉伸的第一状态，随后将处于第一状态的监测单体组件从钻孔中插入；将固定套壳固定在钻孔的开口处，注浆管将膨润土注入到钻孔内，钻孔内的膨润土凝固后，解锁装置将固定装置解锁；当膨润土外界的土层发生位移时，膨润土发生形变，相邻级的监测单体组件中的滑动套壳发生相对滑动，移动检测装置中的钢弦在滑动套壳发生相对滑动时拉紧或松动，通过对拉紧或松动的钢弦进行频率检测，判断出单个监测单体组件周围土层的绝对位移，通过对比相邻移动检测装置中钢弦的频率，判断出相邻两个监测单体组件之间的相对位移，有利于判断开挖面前方土体的弹塑性状态和稳定性，同时从盾构隧道内部向上安装，避免了在地面向下安装时周边环境的影响。
2、为解决现有技术问题，本专利技术提供一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，包括注浆管和固定套壳；该装置还包括监测单体组件、固定装置和解锁装置；监测单体组件呈圆柱状结构，监测单体组件设置有多个，监测单体组件采用级联式结构设置在固定套壳上，相邻级的监测单体组件之间沿固定套壳的轴线方向能发生相对滑动，监测单体组件具有第一状态和第二状态，第一状态时，监测单体组件呈长杆状完全伸出，第二状态时，所有监测单体组件收缩在固定套壳中；监测单体组件远离固定套壳的一侧为监测单体组件的头部，固定装置设置在监测单体组件的头部，固定装置在监测单体组件伸出后将相邻级的监测单体组件固定；解锁装置设置在固定套壳上，解锁装置在监测单体组件处于第一状态后将固定装置解锁，监测单体组件监测解锁后自身的位移量。
3、优选的，监测单体组件包括滑动套壳和移动检测装置；最靠近固定装置的监测单体组件中的滑动套壳沿固定套壳的轴线设置在固定套壳上，检测单体组件中的滑动套壳半径沿固定套壳轴线的延伸方向逐级缩小，相邻级的监测单体组件中的滑动套壳相互套设且沿固定套壳相对滑动；移动检测装置设置在固定装置的下方，移动检测装置位于滑动套壳的内部，移动检测装置用于监测相邻的两个监测单体组件中的两个滑动套壳的相对位移。
4、优选的，位移检测装置包括固定块和钢弦；滑动套壳远离固定套壳的一端为滑动套壳的头部，固定块位于滑动套壳的头部，固定块与半径更小的下一级滑动套壳连接并随着下一级滑动套壳沿固定套壳的轴线方向同步滑动；钢弦沿滑动套壳的轴线设置在滑动套壳的内部，钢弦的两端分别与固定块和滑动套壳尾部相连。
5、优选的，该装置还包括测杆锚头，测杆锚头沿固定套壳的轴线设置在监测单体组件形成的整体远离固定套壳的一端上。
6、优选的，该装置还包括防滑装置，防滑装置设置在监测单体组件头部的外部侧壁上，监测单体组件处于第一状态时，防滑装置从监测单体组件侧壁上弹出，监测单体组件处于第二状态时，防滑装置贴合在监测单体组件侧壁上。
7、优选的，固定装置包括固定盘和卡接装置；固定盘沿滑动套壳的轴线转动设置在滑动套壳的头部，固定盘远离固定套壳的端部与下一级滑动套壳连接并随下一级滑动套壳沿固定套壳的轴线滑动；卡接装置设置在固定盘的周壁上，当下一级滑动套壳带动上一级滑动套壳内的固定盘在上一级滑动套壳内滑动并滑动至上一级滑动套壳的头部后，卡接装置将位于上移滑动套壳内的固定盘与上一级滑动套壳固定。
8、优选的，解锁装置包括解锁杆，解锁杆沿固定套壳的轴线贯穿于固定盘，解锁杆的截面为非圆形结构，解锁杆与固定盘沿固定套壳的轴线方向滑动，解锁杆沿固定套壳的轴线转动时带动固定盘同步转动，卡接装置随固定盘转动脱离卡接。
9、优选的，锁定装置设置在解锁杆上，在监测单体组件处于第一状态时，解锁杆带动固定盘转动后，锁定装置用于限制解锁杆的转动。
10、本专利技术还涉及一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移的监测方法，具体步骤如下：
11、s1、通过钻机在隧道的侧壁上倾斜开设钻孔，将监测单体组件沿固定套壳的轴线方向拉伸，固定装置将拉伸出来的监测单体组件依次固定，监测单体组件从收缩的第二状态转换为完全拉伸的第一状态，随后将处于第一状态的监测单体组件从钻孔中插入；
12、s2、将固定套壳固定在钻孔的开口处，注浆管将膨润土注入到钻孔内，钻孔内的膨润土凝固后，解锁装置将固定装置解锁；
13、s3、当膨润土外界的土层发生位移时，膨润土发生形本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，包括注浆管(5)和固定套壳(4)；
2.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，监测单体组件(1)包括滑动套壳(11)和移动检测装置(12)；
3.根据权利要求2所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，位移检测装置包括固定块(121)和钢弦(122)；
4.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，该装置还包括测杆锚头(6)，测杆锚头(6)沿固定套壳(4)的轴线设置在监测单体组件(1)形成的整体远离固定套壳(4)的一端上。
5.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，该装置还包括防滑装置(7)，防滑装置(7)设置在监测单体组件(1)头部的外部侧壁上，监测单体组件(1)处于第一状态时，防滑装置(7)从监测单体组件(1)侧壁上弹出，监测单体组件(1)处于第二状态时，防滑装置(7)贴合在监测单体组件(1)侧壁上。
6.根据权利要求2所述的一种用于盾构隧道
7.根据权利要求6所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，解锁装置(3)包括解锁杆(31)，解锁杆(31)沿固定套壳(4)的轴线贯穿于固定盘(21)，解锁杆(31)的截面为非圆形结构，解锁杆(31)与固定盘(21)沿固定套壳(4)的轴线方向滑动，解锁杆(31)沿固定套壳(4)的轴线转动时带动固定盘(21)同步转动，卡接装置(22)随固定盘(21)转动脱离卡接。
8.根据权利要求7所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，锁定装置(32)设置在解锁杆(31)上，在监测单体组件(1)处于第一状态时，解锁杆(31)带动固定盘(21)转动后，锁定装置(32)用于限制解锁杆(31)的转动。
9.一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移的监测方法，采用权利要求3中所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，具体步骤如下：
10.根据权利要求9所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移的监测方法，其特征在于，其中两端固定张紧的钢弦(122)固有频率f为：
...【技术特征摘要】
1.一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，包括注浆管(5)和固定套壳(4)；
2.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，监测单体组件(1)包括滑动套壳(11)和移动检测装置(12)；
3.根据权利要求2所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，位移检测装置包括固定块(121)和钢弦(122)；
4.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，该装置还包括测杆锚头(6)，测杆锚头(6)沿固定套壳(4)的轴线设置在监测单体组件(1)形成的整体远离固定套壳(4)的一端上。
5.根据权利要求1所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置，其特征在于，该装置还包括防滑装置(7)，防滑装置(7)设置在监测单体组件(1)头部的外部侧壁上，监测单体组件(1)处于第一状态时，防滑装置(7)从监测单体组件(1)侧壁上弹出，监测单体组件(1)处于第二状态时，防滑装置(7)贴合在监测单体组件(1)侧壁上。
6.根据权利要求2所述的一种用于盾构隧道开挖的土层内部位移监测装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱建才，李强，张磊，林凡科，袁逢逢，
申请(专利权)人：浙江大学建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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