一種新型地表沉降測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程測試領(lǐng)域，特別涉及一種新型地表沉降測試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在路基填筑、基坑開挖、大型建、構(gòu)筑物施工過程中，地表沉降是一個(gè)監(jiān)測的重要指標(biāo)，傳統(tǒng)地表沉降監(jiān)測方法主要是采用水準(zhǔn)儀、電磁式沉降儀等，這些測試方法主要存在以下缺點(diǎn):1)需要人工操作，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測量，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，且測量結(jié)果受人為因素影響大；2)當(dāng)存在障礙物時(shí)，采用光學(xué)儀器視線受阻，測試非常困難，需要引點(diǎn)測量，誤差增大；3)道路、建構(gòu)筑物施工工程中，由于場地受限，測試費(fèi)事費(fèi)力。因此，亟需開發(fā)一種能夠自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測、測量精確、操作簡單、價(jià)格低廉的地表沉降監(jiān)測裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種新型地表沉降測試裝置及方法，使地表沉降測試能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測、測量精確、操作簡單。具體技術(shù)方案如下:
[0004]—種新型地表沉降測試裝置，包括支撐裝置、滑輪、質(zhì)量塊、百分表、剛性繩和套管，滑輪固定于支撐裝置內(nèi)頂部；剛性繩繞過滑輪，一端穿過套管固定于地表下方穩(wěn)定土層或基巖位置中，另一端與質(zhì)量塊相連，使質(zhì)量塊垂直懸掛于剛性繩上；百分表與質(zhì)量塊接觸連接，用于監(jiān)測質(zhì)量塊的垂直位移。
[0005]作為優(yōu)選，所述的質(zhì)量塊與剛性繩一端直接固定連接。
[0006]作為優(yōu)選，所述的剛性繩與質(zhì)量塊通過一個(gè)動(dòng)滑輪相連，且剛性繩穿過動(dòng)滑輪固定于支撐裝置裝置內(nèi)頂部，而質(zhì)量塊固定于動(dòng)滑輪上，質(zhì)量塊由橫向位移固定裝置固定，使其只能在垂直方向移動(dòng)而水平方向不會(huì)產(chǎn)生位移。
[0007]作為優(yōu)選，所述的剛性繩穿過套管的一端與剛性繩固定板相連，剛性繩固定板布設(shè)在錨固擴(kuò)大頭中。
[0008]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的百分表通過數(shù)據(jù)線與用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的無線傳輸模塊相連。
[0009]作為無線傳輸模塊的進(jìn)一步優(yōu)選，所述的無線傳輸模塊通過輸電線與太陽能電池板相連進(jìn)行供電。
[0010]作為優(yōu)選，所述的支撐裝置為剛性密封外殼，且底部設(shè)有供套管穿過的通孔。
[0011]在上述地表沉降測試裝置基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了一種使用所述裝置的地表沉降測試方法，包括以下步驟:
[0012]步驟I):在地表打孔并安裝套管，使套管底部位于穩(wěn)定土層或基巖位置，并將剛性繩穿過套管固定于穩(wěn)定土層或基巖位置；
[0013]步驟2):將支撐裝置放置于地表，剛性繩垂直穿過套管，并通過固定于支撐裝置的滑輪與質(zhì)量塊連接；
[0014]步驟3):利用百分表對(duì)質(zhì)量塊相對(duì)于地表的垂直位移進(jìn)行測量，并將測量值換算為地表沉降值。
[0015]作為該方法的優(yōu)選，所述的步驟I)中，套管在安裝前底部預(yù)先放置膨脹水泥或高聚物，剛性繩一端穿過套管底部并連接于剛性繩固定板上，再隨套管底部一起下至穩(wěn)定土層或基巖位置后，向管內(nèi)注水使膨脹水泥或高聚物反應(yīng)膨脹，得到孔底的錨固擴(kuò)大頭。
[0016]作為該方法的優(yōu)選，所述的百分表測量得到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊進(jìn)行發(fā)送，且無線傳輸模塊由太陽能電池板進(jìn)行供電；地表沉降測試裝置底部進(jìn)行硬化處理。
[0017]對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:1)除儀器安裝階段，不存在人為操作，大大降低了測量誤差；2)由于光學(xué)儀器本身存在精度不高、受環(huán)境影響較大等不利因素，因此采用本發(fā)明可以大大提高測量精度、提高測量穩(wěn)定性；3)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測，節(jié)省大量的人力物力，降低監(jiān)測成本，當(dāng)設(shè)定報(bào)警值時(shí)，可自動(dòng)報(bào)警；4)特別適用于監(jiān)測空間狹小、存在較多障礙物或運(yùn)營中的高速公路和鐵路，大大提高監(jiān)測效率。
【附圖說明】
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[0018]圖1是本發(fā)明的地表沉降測試裝置的第一種實(shí)施方式示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明的地表沉降測試裝置的第二種實(shí)施方式示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明的錨固擴(kuò)大頭的示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明的地表沉降測試裝置的第三種實(shí)施方式示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明的地表沉降測試裝置的第四種實(shí)施方式示意圖。
[0023]圖中:太陽能電池板1，保護(hù)殼2，支撐裝置3，輸電線4，滑輪5，質(zhì)量塊6，無線傳輸模塊7，數(shù)據(jù)線8，百分表9，剛性繩10，套管11，剛性繩固定板12，錨固擴(kuò)大頭13，動(dòng)滑輪14和橫向位移固定裝置15。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。下面所描述的各個(gè)實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間不構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0025]如圖1?2所示，一種新型地表沉降測試裝置，包括支撐裝置3、滑輪5、質(zhì)量塊6、百分表9、剛性繩10和套管11，滑輪5固定于支撐裝置3內(nèi)頂部；剛性繩10繞過滑輪5，一端穿過套管11用于固定于地表下方穩(wěn)定土層或基巖位置中并隨之移動(dòng)，另一端與質(zhì)量塊6相連，使質(zhì)量塊6垂直懸掛于剛性繩10上；百分表9與質(zhì)量塊6接觸連接，用于監(jiān)測質(zhì)量塊6的垂直位移。
[0026]由于剛性繩10 —端嵌固在穩(wěn)定土層或基巖中，因此可認(rèn)為豎向位移近似為零，同時(shí)支撐裝置3與地表接觸，當(dāng)?shù)乇懋a(chǎn)生沉降時(shí)，支撐裝置3會(huì)隨地表產(chǎn)生向下的位移，因而此時(shí)在滑輪5作用下，質(zhì)量塊由于受重力的作用將向下移動(dòng)，通過百分表測量質(zhì)量塊與支撐裝置3之間的距離變化便可測得質(zhì)量塊的位移，同理也是地表的沉降量。
[0027]剛性繩10 —端與質(zhì)量塊6相連的方式至少有以下兩種:
[0028]方案一:如圖1所示，將質(zhì)量塊6與剛性繩10 —端直接固定連接，即將質(zhì)量塊6直接懸掛于剛性繩10 —端，在由剛性繩10的牽引下上下移動(dòng)。
[0029]方案二:如圖2所示，剛性繩10與質(zhì)量塊6通過一個(gè)動(dòng)滑輪14相連，剛性繩10 —端不直接與質(zhì)量塊6相連，而是穿過動(dòng)滑輪14固定于支撐裝置3裝置內(nèi)頂部，而質(zhì)量塊6固定于動(dòng)滑輪14上。剛性繩10牽引動(dòng)滑輪14上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)質(zhì)量塊6產(chǎn)生垂直位移。且為了使質(zhì)量塊6只能在垂直方向移動(dòng)而水平方向不會(huì)產(chǎn)生位移，利用橫向位移固定裝置15對(duì)其進(jìn)行固定。橫向位移固定裝置15可以采用多種方式，例如可以是兩條垂直的滑動(dòng)軸，分別設(shè)置在質(zhì)量塊6左右兩側(cè)；也可以是單條穿過質(zhì)量塊6的滑動(dòng)軸。
[0030]如圖3所示，為了能更好地對(duì)剛性繩10位于地表以下的部分進(jìn)行固定，剛性繩10穿過套管11的一端與剛性繩固定板12相連，而剛性繩固定板12布設(shè)在錨固擴(kuò)大頭13中，錨固擴(kuò)大頭13設(shè)置于地表下方穩(wěn)定土層或基巖位置中。
[0031]如圖4?5所示，由于人工監(jiān)測較為不便，為了能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，所述的百分表9通過數(shù)據(jù)線8與無線傳輸模塊7相連，無線傳輸模塊7接收百分表9測量得到的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至用戶接收端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0032]同時(shí)作為無線傳輸模塊的供電方案的進(jìn)一步改進(jìn)，通過輸電線4與太陽能電池板I相連，對(duì)無線傳輸模塊7進(jìn)行供電，便于野外無電力供應(yīng)條件下的監(jiān)測工作。
[0033]支撐裝置3的可以選擇支架或者其他形式，只要能夠提供一定的高度懸掛滑輪及質(zhì)量塊即可，但支撐裝置3必須為剛性結(jié)構(gòu)，不能有彈性或者容易產(chǎn)生形變。但是作為用于野外地表沉降監(jiān)測時(shí)，監(jiān)測裝置容易遭受雨水等濕氣腐蝕，因此可采用剛性密封外殼作為支撐裝置3，滑輪12直接固定于外殼內(nèi)頂部，且外殼底部設(shè)有供套管11穿過的通孔，套管11與外殼不接觸。剛性密封外殼能夠減少監(jiān)測裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到濕氣影響，延長裝置壽命。
[0034]在實(shí)際使用時(shí)，可在支撐裝置3外側(cè)設(shè)置保護(hù)殼2。保護(hù)殼2可采用磚砌結(jié)構(gòu)或者其他結(jié)構(gòu)，防止內(nèi)部裝置的損壞。