專利名稱：一種多點(diǎn)工程結(jié)構(gòu)開裂狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)裝置，尤指一種利用監(jiān)測(cè)總電阻值的變化來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并定位結(jié)構(gòu)工程中開裂點(diǎn)位置與狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法。
在各種建筑結(jié)構(gòu)工程，尤其是高陡巖土邊坡工程中，有關(guān)在工程力作用下巖土體在何時(shí)何處產(chǎn)生開裂，或是已有的裂隙重新開裂的信息，對(duì)于邊坡工程的設(shè)計(jì)者和施工者來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。所謂“開裂”是指工程結(jié)構(gòu)體由于受力、變形而產(chǎn)生裂縫并發(fā)生分離位移的現(xiàn)象，這里也泛指在使用中工程部件間產(chǎn)生不利的分離位移的現(xiàn)象。如果能及時(shí)了解有關(guān)開裂發(fā)生部位和產(chǎn)生時(shí)間等信息，就能及早地采取各種措施進(jìn)行處理，以避免開裂發(fā)展。一般而言，越早處理越能收到事半功倍的效果，否則開裂將可能繼續(xù)擴(kuò)展，使巖土體的抗滑強(qiáng)度進(jìn)一步降低，產(chǎn)生新的開裂，甚至導(dǎo)致產(chǎn)生塌方和滑坡，帶來(lái)更大的損失。
在其它建筑、橋梁與大壩等工程中，也有類似的情況，也不期望發(fā)生超過(guò)一定允許值的結(jié)構(gòu)體開裂或安裝部件間的分離位移。
為了及時(shí)掌握有關(guān)開裂或過(guò)大分離位移的發(fā)生部位和產(chǎn)生時(shí)間，監(jiān)測(cè)往往是工程師們最常用、最重要的手段。一般來(lái)說(shuō)，監(jiān)測(cè)方法可分為兩大類巡檢和儀表監(jiān)測(cè)。其中，巡檢是指現(xiàn)場(chǎng)巡邏、實(shí)地觀察，其優(yōu)點(diǎn)是可靠、巡檢的范圍大，并且，由于不需要貴重儀器監(jiān)測(cè)使得監(jiān)測(cè)經(jīng)費(fèi)較省。但是，該方法需要花費(fèi)很多人力；而且，該方法在某些特殊場(chǎng)合，如暴雨、爆破等條件下最易出現(xiàn)開裂，不能及時(shí)地進(jìn)行巡檢。儀表監(jiān)測(cè)是指通過(guò)測(cè)試儀器監(jiān)測(cè)開裂點(diǎn)狀態(tài)，其優(yōu)點(diǎn)是可以在各種特殊場(chǎng)合下進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精度高、如果需要還可作連續(xù)監(jiān)測(cè)等。但是，由于通常采用較貴的儀器而需要較高的成本。而且，也正由于儀器較貴而存在測(cè)點(diǎn)布置有限，監(jiān)測(cè)范圍不很大等問(wèn)題。此外，多種電測(cè)儀器也往往因監(jiān)測(cè)條件差，如潮濕、灰塵、人為破壞等因素，而存在著長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)可靠性較差等問(wèn)題。
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種電阻式工程結(jié)構(gòu)開裂狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，使其無(wú)需大量人力即能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工程中大范圍的多處易開裂點(diǎn)或易發(fā)生分離位移點(diǎn)的狀態(tài)，且可靠性、精度更高、成本更低廉。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種監(jiān)測(cè)方法，使得對(duì)開裂點(diǎn)的定位更準(zhǔn)確、精度更高，且測(cè)試范圍更大、成本更低、操作更簡(jiǎn)便靈活。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電阻式工程結(jié)構(gòu)開裂狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，關(guān)鍵于主要包括量測(cè)電阻儀、一對(duì)主導(dǎo)線以及至少一個(gè)互相串聯(lián)的監(jiān)測(cè)部件，其中，該監(jiān)測(cè)部件由一導(dǎo)線與一電阻并聯(lián)而成；量測(cè)電阻儀用于實(shí)時(shí)測(cè)量該監(jiān)測(cè)裝置的總電阻值，量測(cè)電阻儀的兩個(gè)端子分別與兩根主導(dǎo)線的一端相連，一主導(dǎo)線的另一端與第一個(gè)監(jiān)測(cè)部件相連，最后一個(gè)監(jiān)測(cè)部件的輸出端與另一主導(dǎo)線的另一端相連；每個(gè)監(jiān)測(cè)部件對(duì)應(yīng)一個(gè)易開裂點(diǎn)或易發(fā)生分離位移點(diǎn)。
所述的監(jiān)測(cè)部件進(jìn)一步包括兩個(gè)導(dǎo)電材料制成的螺栓，且兩個(gè)螺栓以強(qiáng)度較低的并具有一定的韌性的導(dǎo)電材料焊接或連接；該兩個(gè)螺栓通過(guò)不導(dǎo)電材料或經(jīng)絕緣處理的螺母分別固定于測(cè)座上，該螺母的外部為環(huán)形凹槽；監(jiān)測(cè)部件中導(dǎo)線的一端與一主導(dǎo)線的一端一起焊接于其中一個(gè)螺栓的尾部；監(jiān)測(cè)部件中導(dǎo)線的另一端與另一主導(dǎo)線的一端一起焊接于另一個(gè)螺栓的尾部。
在電阻元件、導(dǎo)電材料以及處于螺母外的螺栓尖端的外表面，套設(shè)有橡皮保護(hù)套和固緊環(huán)，固緊環(huán)將橡皮保護(hù)套緊固于螺母外部的環(huán)形凹槽中。
在其中一側(cè)螺母凸出面的外部滑動(dòng)套接有一外套，該外套直接與測(cè)座固定或與混凝土測(cè)樁澆筑成一體，外套的軸端面與螺母的軸端面之間有一大小可調(diào)的軸向間隙，該軸向間隙用于控制開裂點(diǎn)所允許的分離位移。
所述導(dǎo)線的電阻值接近為零。每個(gè)監(jiān)測(cè)部件中電阻的阻值，或一個(gè)以上監(jiān)測(cè)部件任意組合時(shí)電阻的阻值之和均不相等。
一種利用上述監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)開裂點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)方法，該方法至少包括以下的步驟a.確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)和位置；b.構(gòu)造電阻式監(jiān)測(cè)裝置并設(shè)定監(jiān)測(cè)部件中的電阻值，其中，監(jiān)測(cè)裝置中監(jiān)測(cè)部件的數(shù)目等于步驟a中所確定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)目；c.在實(shí)際監(jiān)測(cè)區(qū)域安裝監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)裝置中每個(gè)監(jiān)測(cè)部件對(duì)應(yīng)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；d.實(shí)時(shí)讀出量測(cè)電阻儀上的總電阻值，如果總電阻值變化為零，繼續(xù)監(jiān)測(cè)，即返回步驟d；否則，根據(jù)電阻值與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定開裂的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置；然后，判斷是否需要繼續(xù)測(cè)試，如果需要，則返回步驟d，否則退出。
其中，所述的電阻值與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是指每個(gè)總電阻值對(duì)應(yīng)一個(gè)監(jiān)測(cè)部件中電阻的阻值，或?qū)?yīng)一個(gè)以上監(jiān)測(cè)部件任意組合時(shí)電阻的阻值之和。
由上述方案可以看出，本發(fā)明所提供的電阻式工程結(jié)構(gòu)開裂狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)1)無(wú)需大量人力，且監(jiān)測(cè)范圍大。該監(jiān)測(cè)裝置主要由若干個(gè)帶有電阻的監(jiān)測(cè)部件構(gòu)成，因此可以安裝在任何地方，使得其可監(jiān)測(cè)區(qū)域可以是很大的一個(gè)范圍。該裝置可以在任何環(huán)境、任何氣候下，隨時(shí)通過(guò)測(cè)量總電阻值來(lái)判斷開裂點(diǎn)的位置，因此無(wú)需再動(dòng)用大量人力親自在氣候惡劣的情況下實(shí)地巡查，既方便，又節(jié)省人力、降低成本。
2)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、定位準(zhǔn)確、精度高。該監(jiān)測(cè)裝置在實(shí)地安裝好后，由于只需測(cè)量出總電阻值，因此可以隨時(shí)測(cè)量、連續(xù)測(cè)量。由于根據(jù)電阻值與監(jiān)測(cè)部件或監(jiān)測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系即可確定開裂點(diǎn)具體位置，因此，定位的準(zhǔn)確度、精度更高。
3)操作簡(jiǎn)單、方便、靈活。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置只是通過(guò)監(jiān)測(cè)該裝置的總電阻值的變化即可判斷定位出開裂點(diǎn)的個(gè)數(shù)和位置，給用戶的使用帶來(lái)極大的方便。
4)安裝方便、成本低。由于該監(jiān)測(cè)裝置主要由電阻、導(dǎo)線構(gòu)成，最多在實(shí)際安裝時(shí)附加一些如螺栓、螺母、導(dǎo)電材料、測(cè)座等等機(jī)械元件，因此安裝起來(lái)簡(jiǎn)單方便，而且這些電氣元件及附加的機(jī)械元件價(jià)格都很低，使得整個(gè)裝置的成本及施工成本降低。
5)不受周圍環(huán)境影響，可靠性高。該監(jiān)測(cè)裝置制作簡(jiǎn)單，在實(shí)際測(cè)試環(huán)境安裝時(shí)每個(gè)監(jiān)測(cè)部件的外面都有防水、防潮、防銹、防腐、防塵、防破環(huán)的保護(hù)層；并且為了保證監(jiān)測(cè)部件的導(dǎo)線能隨開裂點(diǎn)被拉裂，又增加了機(jī)械的螺栓、螺母、導(dǎo)電材料焊接點(diǎn)等結(jié)構(gòu)；為了使開裂點(diǎn)的允許開裂寬度或分離位移可選擇，又增加了一滑動(dòng)結(jié)構(gòu)；為了使對(duì)主要監(jiān)測(cè)的開裂位移之外的其它方向的微小位移或轉(zhuǎn)動(dòng)不過(guò)于敏感，又增加了具有一定韌性的焊接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，從而使得整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置既不受惡劣氣候影響，又具有相當(dāng)高的可靠性和靈活性。
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為在邊坡上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的邊坡剖面圖；圖2為本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置的電路原理示意圖；圖3為本發(fā)明中每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)部件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中監(jiān)測(cè)方法實(shí)現(xiàn)的流程圖。
如圖2所示，本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置至少包括一個(gè)量測(cè)電阻儀21、一對(duì)主導(dǎo)線22、25以及n個(gè)互相串聯(lián)的監(jiān)測(cè)部件20，其中，每個(gè)監(jiān)測(cè)部件20對(duì)應(yīng)一個(gè)易開裂點(diǎn)，該監(jiān)測(cè)部件20由一阻值幾乎為零的導(dǎo)線24與一阻值為Ri(i＝1，2，…，n)的電阻23并聯(lián)而成。量測(cè)電阻儀21用于實(shí)時(shí)測(cè)量該監(jiān)測(cè)裝置的總電阻值，量測(cè)電阻儀21的兩個(gè)端子分別與主導(dǎo)線22、25的一端相連，主導(dǎo)線22的另一端接入第一個(gè)監(jiān)測(cè)部件20，而最后一個(gè)監(jiān)測(cè)部件20的輸出端與主導(dǎo)線25的另一端相連。一般，可將量測(cè)電阻儀21接入和接出的兩根長(zhǎng)度通常很長(zhǎng)的主導(dǎo)線套在一個(gè)外套中，使主導(dǎo)線變成一根套管電纜，更易于埋設(shè)和保護(hù)。
當(dāng)沒(méi)有開裂點(diǎn)斷開時(shí)，每個(gè)監(jiān)測(cè)部件20的電阻值為其構(gòu)成中導(dǎo)線24的阻值，此時(shí)，量測(cè)電阻儀21測(cè)出整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置的總電阻值為所有導(dǎo)線阻值之和，由于每個(gè)導(dǎo)線24的阻值幾乎為零，因此總電阻值也接近為零。而當(dāng)某一開裂點(diǎn)或某幾個(gè)開裂點(diǎn)斷開時(shí)，量測(cè)電阻儀21測(cè)出的總阻值即為該開裂點(diǎn)阻值或幾個(gè)開裂電阻值之和。
要想實(shí)現(xiàn)上述定位方法--即根據(jù)不同阻值就能定位開裂點(diǎn)的方法，就必須保證每個(gè)開裂點(diǎn)的電阻值，以及各開裂點(diǎn)組合的電阻值之和全不相同，同時(shí)，要保證各個(gè)阻值之間的最小差值必須足以被監(jiān)測(cè)裝置的精度所區(qū)分，且最小電阻值與最大電阻值不超出監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)量范圍。如此，才能根據(jù)阻值準(zhǔn)確判斷識(shí)別出開裂點(diǎn)的位置?；谶@種思想，本發(fā)明中對(duì)于各個(gè)電阻的阻值設(shè)計(jì)遵循以下的原則每個(gè)電阻的電阻值應(yīng)不等于任一組可同時(shí)發(fā)生切斷的監(jiān)測(cè)部件的電阻值之和，且其差值大小應(yīng)足以使監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分辨。設(shè)最多有j個(gè)監(jiān)測(cè)部件被同時(shí)切斷，則第i個(gè)監(jiān)測(cè)部件的電阻值可設(shè)計(jì)為Ri＝Ri-1+Ri-2+…+Ri-j+1其中，公式后加的“1”為監(jiān)測(cè)裝置足夠分辨的一個(gè)單位的電阻值。
下面以一處斷裂、兩處斷裂以及多處斷裂的情況對(duì)上述電阻值設(shè)計(jì)在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明1>僅有一處監(jiān)測(cè)部件被切斷的判斷當(dāng)線路接通時(shí)，總線路的總電阻值R為R0，它等于電流所通過(guò)的各段導(dǎo)線的電阻之和；當(dāng)某一監(jiān)測(cè)部件(比如第一個(gè)監(jiān)測(cè)部件)的并聯(lián)導(dǎo)線W1處被拉斷時(shí)，總線路的總電阻值近似地變成為R＝R1+R0-R1′(1)其中，R1′為導(dǎo)線W1的電阻值。依次類推，當(dāng)?shù)趇個(gè)監(jiān)測(cè)部件的并聯(lián)導(dǎo)線Wi被拉斷時(shí)，總電阻值R將等于R＝RI+R0-Ri′(i＝1，2，…，n) (2)考慮到各監(jiān)測(cè)部件所并聯(lián)的一段導(dǎo)線的電阻R1′，…，Rn′彼此基本上相等，故可記作為Rv，即Rv＝R1′＝R2′＝…＝Rv′ (3)于是(2)式可改寫作為R＝RI+R0-Rv(i＝1，2，…，n) (4)根據(jù)式(4)就可以找出總電阻值的某次實(shí)測(cè)值Rmj與有關(guān)各電阻的關(guān)系 由于R1，…，R2，…，Rn，即式(5)的右邊各值預(yù)先是已知的，所以僅當(dāng)R1、R2、…Ri…Rn彼此相差足夠大時(shí)，就能根據(jù)式(5)準(zhǔn)確地判斷出所斷開的是第幾個(gè)監(jiān)測(cè)部件，也就可知所埋設(shè)的具體位置。同時(shí)，根據(jù)Rmj實(shí)測(cè)值的量測(cè)時(shí)間也能大致定出線路斷開的時(shí)間。
2>兩個(gè)監(jiān)測(cè)部件同時(shí)發(fā)生切斷的判斷如果兩個(gè)監(jiān)測(cè)部件同時(shí)發(fā)生斷裂，例如第1和第i個(gè)監(jiān)測(cè)部件同時(shí)斷裂，則線路的總電阻值R將等于R＝R1+Ri+R0-2Rv(i＝1，2，…，n) (6)根據(jù)式(6)和(3)也可以找出總電阻值的某次實(shí)測(cè)值Rmj與有關(guān)各電阻的關(guān)系
同樣，由于R1+R，…，R1+Ri，…，Rn+1+Rn，即式(7)右邊各值是已知的，所以僅當(dāng)R1+Ri，…，Rn+1+Rn和R1，R2，…，Rn彼此相差足夠大時(shí)，就能根據(jù)(7)準(zhǔn)確地判斷出是哪兩個(gè)監(jiān)測(cè)部件斷開了，進(jìn)而確定所埋設(shè)的實(shí)際位置。同時(shí)，根據(jù)Rmj實(shí)測(cè)值的量測(cè)時(shí)間，也能定出線路切斷的時(shí)間。
3>多個(gè)監(jiān)測(cè)部件同時(shí)發(fā)生切斷的判斷從邊坡工程實(shí)際變形破壞規(guī)律看，多個(gè)監(jiān)測(cè)部件同時(shí)被切斷的情況很少。但如果發(fā)生，也可按上述方法和式(7)依次類推，即根據(jù)電阻值的設(shè)計(jì)方法，事先確定好各種電阻值的可能組合關(guān)系，而后，即可通過(guò)實(shí)際測(cè)出的電阻值確定被同時(shí)切斷的各個(gè)監(jiān)測(cè)部件的位置。
對(duì)于多個(gè)監(jiān)測(cè)部件非同時(shí)發(fā)生切斷的情況，可通過(guò)即時(shí)記錄將各次實(shí)測(cè)的電阻作為下一次的R0值，然后就可以采用式(5)依次確定各次被切斷的監(jiān)測(cè)部件。
還應(yīng)指出，由于RV與R1、R2、…、Rn的值相比小得多，以至于可假定為零，因此式(1)～式(7)都可進(jìn)一步簡(jiǎn)化。
參見圖3所示，為了保證邊坡巖土體被拉裂時(shí)，監(jiān)測(cè)部件的導(dǎo)線部分(即圖2中所示的Wi，W2，…，Wn)被切斷。該結(jié)構(gòu)設(shè)置了兩個(gè)導(dǎo)電材料螺栓36和313，且兩個(gè)螺栓36和313用強(qiáng)度較低的導(dǎo)電材料312焊接或連接。另外，該兩個(gè)螺栓通過(guò)不導(dǎo)電的螺母35和314分別固定于鋼筋混凝土測(cè)樁的上端34和316上。按照?qǐng)D2所示的并聯(lián)方式，其中一個(gè)螺栓36與連接電阻元件311的一頭導(dǎo)線32以及一端主導(dǎo)線31一起焊接于該螺栓的尾部33；另一個(gè)螺栓則與另一端的主導(dǎo)線320以及與連接電阻的另一頭導(dǎo)線317一起焊接于該螺栓的尾部319上。
當(dāng)代表將被拉裂的巖土兩側(cè)的測(cè)樁37和318被相對(duì)拉開時(shí)，拉裂縫310將出現(xiàn)，同時(shí)導(dǎo)電材料312的焊接或連接點(diǎn)將被拉開。這就意味著監(jiān)測(cè)部件被破壞，電流將全部經(jīng)一主導(dǎo)線31、一導(dǎo)線32、電阻元件311、另一導(dǎo)線317流向另一主導(dǎo)線320。此時(shí)，該監(jiān)測(cè)部件的電阻值為電阻元件311的值。進(jìn)而可根據(jù)上述的電阻檢測(cè)原理，實(shí)現(xiàn)開裂變形或分離位移狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。同樣的原理，采用類似的裝置，也可實(shí)現(xiàn)上下、左右裂縫錯(cuò)動(dòng)或剪切位移狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。
實(shí)際上，在很多情況下巖土體有一定的允許開裂寬度，為適應(yīng)這一情況，該裝置允許對(duì)寬度進(jìn)行選擇。如圖3所示，在其中一個(gè)非導(dǎo)電螺母314的外面，再增加一與混凝土測(cè)樁直接澆筑在一起的外套315，兩者之間呈滑動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)它們的凸出面接觸時(shí)，外套315便可拉動(dòng)螺母314，使之隨著測(cè)樁拉開，又由于螺栓與螺母連在一起，故當(dāng)兩測(cè)樁相對(duì)分開時(shí)，兩螺栓也將在焊接處導(dǎo)電材料312處拉斷；但在它們的凸出面未接觸之前，就不能產(chǎn)生拉力，因此圖3中所留的兩凸出面之間的空隙L實(shí)際上就是允許開裂的寬度，L的值可調(diào)。對(duì)上下、左右裂縫錯(cuò)動(dòng)或剪切位移允許值的監(jiān)測(cè)，只需將可滑動(dòng)的螺栓安裝在與監(jiān)測(cè)位移相一致的方向上即可。
如果要求在主要監(jiān)測(cè)的開裂位移之外，其它方向的微小位移或轉(zhuǎn)動(dòng)不易造成電路斷開，則可采用具有一定韌性的材料或結(jié)構(gòu)，如通過(guò)一段具有一定的變形能力的導(dǎo)電材料相焊接，使焊接點(diǎn)具有一定的韌性。
雖然，與通常的電測(cè)式監(jiān)測(cè)儀器相比，該監(jiān)測(cè)裝置對(duì)相當(dāng)惡劣的監(jiān)測(cè)環(huán)境(如潮濕、灰塵等)并不敏感。但為了保證該裝置長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的可靠性，從該裝置的結(jié)構(gòu)上可進(jìn)一步采取多種保護(hù)方法，請(qǐng)?jiān)賲⒁妶D3所示。
a)對(duì)于螺栓36和313，采用不銹螺母35和314加以防銹保護(hù)，以免金屬制螺栓直接與鋼筋混凝土測(cè)樁接觸；b)為了防止電阻元件311、導(dǎo)電材料312以及螺母之外的螺栓尖端部分產(chǎn)生銹蝕等現(xiàn)象，可采用橡皮保護(hù)套39并用固緊環(huán)38將之系緊在不銹螺母外部的環(huán)形凹槽中，以起到保護(hù)作用。
c)可在螺栓尾部33和319的焊接點(diǎn)處，用黃油和橡皮圓柱等堵住螺栓尾部和不銹螺母構(gòu)成的圓孔，以達(dá)到保護(hù)焊點(diǎn)的作用。
參見圖4所示，圖4為利用上述監(jiān)測(cè)裝置完成實(shí)際監(jiān)測(cè)的具體流程圖。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法至少包括以下的步驟1)確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置及數(shù)目。根據(jù)所監(jiān)測(cè)的邊坡工程的特點(diǎn)，找出最可能開裂的點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并將基本上位于一線上的若干監(jiān)測(cè)點(diǎn)連成一條測(cè)線。如圖1所示，圖1中的邊坡剖面12上設(shè)置一條由A、B、C、D、E等位于較易產(chǎn)生開裂的監(jiān)測(cè)點(diǎn)所組成的測(cè)線13。
在一般情況下，測(cè)線將沿著邊坡最陡的方向布置，而且它在水平上的投影和已出現(xiàn)或?qū)⒁a(chǎn)生的開裂在水平面上的投影大致垂直。
2)構(gòu)造監(jiān)測(cè)裝置。根據(jù)同處于一條測(cè)線上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)目，設(shè)計(jì)一電阻式開裂狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，該監(jiān)測(cè)裝置中包括與監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)目相同的監(jiān)測(cè)部件，且設(shè)定好每個(gè)監(jiān)測(cè)部件中電阻的阻值。比如圖1所示的測(cè)線共有五個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)A、B、C、D、E，則在該監(jiān)測(cè)裝置中設(shè)計(jì)五個(gè)電阻值不同的電阻式開裂狀態(tài)監(jiān)測(cè)部件，其中各個(gè)電阻值的設(shè)計(jì)原則如前所述。
3)實(shí)際測(cè)試。將監(jiān)測(cè)裝置安裝于實(shí)際的監(jiān)視區(qū)域，每個(gè)監(jiān)測(cè)部件對(duì)應(yīng)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
4)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)地通過(guò)量測(cè)電阻儀讀出當(dāng)前測(cè)出的總電阻值并加以判斷，如果當(dāng)前總電阻值變化為零，則繼續(xù)監(jiān)測(cè)；否則，如果當(dāng)前總電阻值不為零，則根據(jù)當(dāng)前電阻值以及前面所述的電阻值與監(jiān)測(cè)部件的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)確定當(dāng)前斷開的監(jiān)測(cè)部件的位置，進(jìn)而通過(guò)每個(gè)監(jiān)測(cè)部件與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可知開裂點(diǎn)在何處。當(dāng)本次開裂點(diǎn)監(jiān)測(cè)定位結(jié)束后，判斷是否需要繼續(xù)測(cè)試，如果需要，則返回步驟4)，否則退出。
在實(shí)際監(jiān)測(cè)時(shí)，可以采用兩種方式一種是手工監(jiān)測(cè)，就是用簡(jiǎn)單的量測(cè)電阻儀測(cè)量出總電阻值，每次以手工方式記錄并進(jìn)行相應(yīng)的分析處理。另一種是自動(dòng)監(jiān)測(cè)，就是采用包括量測(cè)電阻功能的監(jiān)測(cè)儀表，該儀表還具有自動(dòng)記錄每次量測(cè)結(jié)果，自動(dòng)對(duì)量測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，并給出監(jiān)測(cè)點(diǎn)斷裂位置的判斷結(jié)果等功能，使其可不間斷地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并提交結(jié)果報(bào)告，工程師再根據(jù)相應(yīng)的報(bào)告做出處理。
總之，采用本發(fā)明所述的監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)方法即可在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和定位一定范圍內(nèi)的、多處易開裂點(diǎn)或可發(fā)生分離處的狀態(tài)，且可靠性、精度更高，操作簡(jiǎn)單靈活、判斷速度快、更方便用戶使用。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種簡(jiǎn)易電阻式多點(diǎn)工程結(jié)構(gòu)開裂或工程部件分離位移狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于主要包括量測(cè)電阻儀、一對(duì)主導(dǎo)線以及至少一個(gè)互相串聯(lián)的監(jiān)測(cè)部件，其中，該監(jiān)測(cè)部件由一導(dǎo)線與一電阻并聯(lián)而成；量測(cè)電阻儀用于實(shí)時(shí)測(cè)量該監(jiān)測(cè)裝置的總電阻值，量測(cè)電阻儀的兩個(gè)端子分別與兩根主導(dǎo)線的一端相連，一主導(dǎo)線的另一端與第一個(gè)監(jiān)測(cè)部件相連，最后一個(gè)監(jiān)測(cè)部件的輸出端與另一主導(dǎo)線的另一端相連；每個(gè)監(jiān)測(cè)部件對(duì)應(yīng)一個(gè)易開裂點(diǎn)或易發(fā)生分離位移點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于每個(gè)監(jiān)測(cè)部件中電阻的阻值，或一個(gè)以上監(jiān)測(cè)部件任意組合時(shí)電阻的阻值之和均不相等，從而使得可能出現(xiàn)的每一個(gè)總電阻值與各監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間存在唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于通過(guò)量測(cè)位于同一測(cè)線上的各點(diǎn)的監(jiān)測(cè)部件的一個(gè)總電阻值，同時(shí)監(jiān)測(cè)工程結(jié)構(gòu)上多點(diǎn)的開裂與位移狀態(tài)，并根據(jù)總電阻值與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，準(zhǔn)確地定位開裂點(diǎn)或分離位移超出允許值的點(diǎn)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)部件進(jìn)一步包括兩個(gè)導(dǎo)電材料制成的螺栓，且兩個(gè)螺栓以強(qiáng)度較低的導(dǎo)電材料焊接或連接；該兩個(gè)螺栓通過(guò)不導(dǎo)電材料或經(jīng)絕緣處理的螺母分別固定于測(cè)座的上端，該螺母的外部為環(huán)形凹槽；監(jiān)測(cè)部件中導(dǎo)線的一端與一主導(dǎo)線的一端一起焊接于其中一個(gè)螺栓的尾部；監(jiān)測(cè)部件中導(dǎo)線的另一端與另一主導(dǎo)線的一端一起焊接于另一個(gè)螺栓的尾部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于在電阻元件、導(dǎo)電材料以及處于螺母外的螺栓尖端的外表面，套設(shè)有橡皮保護(hù)套和固緊環(huán)，固緊環(huán)將橡皮保護(hù)套緊固于螺母外部的環(huán)形凹槽中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于在其中一側(cè)螺母凸出面的外部滑動(dòng)套接有一外套，該外套直接與測(cè)座固定在一起，外套的軸端面與螺母的軸端面之間有一軸向間隙，該軸向間隙用于控制開裂點(diǎn)所允許的開裂寬度，該間隙大小可調(diào)，用于控制監(jiān)測(cè)點(diǎn)所允許的開裂寬度或分離位移大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的兩個(gè)螺栓之間的焊接或連接點(diǎn)，可以是具有一定的韌性的，或?qū)嶋H是是通過(guò)一段具有一定的變形能力的導(dǎo)電材料相聯(lián)的，從而使得在主要監(jiān)測(cè)的開裂方向之外的其它方向上的微小位移或轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)造成焊接點(diǎn)的斷開。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述的測(cè)座是用于安裝并固定監(jiān)測(cè)部件的支座，或是埋設(shè)在巖土邊坡或大壩上的混凝土樁(簡(jiǎn)稱測(cè)樁)，或是固定在建筑、橋梁或隧道結(jié)構(gòu)上的金屬與非金屬測(cè)座。
9.根據(jù)權(quán)利要求所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于改變帶滑動(dòng)套的螺栓的安裝方向，并使該方向與要監(jiān)測(cè)的分離位移的方向一致，就可實(shí)現(xiàn)該方向上張開、上下錯(cuò)動(dòng)或左右剪切等開裂位移狀態(tài)的精確監(jiān)測(cè)。
10.一種利用上述監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)開裂點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于該方法至少包括以下的步驟a.確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)和位置；b.構(gòu)造電阻式監(jiān)測(cè)裝置并設(shè)定監(jiān)測(cè)部件中的電阻值，其中，監(jiān)測(cè)裝置中監(jiān)測(cè)部件的數(shù)目等于步驟a中所確定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)目；c.在實(shí)際監(jiān)測(cè)區(qū)域安裝監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)裝置中每個(gè)監(jiān)測(cè)部件對(duì)應(yīng)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；d.實(shí)時(shí)讀出量測(cè)電阻儀上的總電阻值，如果總電阻值變化為零，繼續(xù)監(jiān)測(cè)，即返回步驟d；否則，根據(jù)總電阻值與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定開裂的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置；然后，判斷是否需要繼續(xù)測(cè)試，如果需要，則返回步驟d，否則退出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡(jiǎn)易的電阻式多點(diǎn)工程結(jié)構(gòu)開裂狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其主要包括量測(cè)電阻儀、一對(duì)主導(dǎo)線以及至少一個(gè)互相串聯(lián)的監(jiān)測(cè)部件，其中，該監(jiān)測(cè)部件由一導(dǎo)線與一電阻并聯(lián)而成；量測(cè)電阻儀用于實(shí)時(shí)測(cè)量該監(jiān)測(cè)裝置的總電阻值，量測(cè)電阻儀的兩個(gè)端子分別與兩根主導(dǎo)線的一端相連，一主導(dǎo)線的另一端與第一個(gè)監(jiān)測(cè)部件相連，最后一個(gè)監(jiān)測(cè)部件的輸出端與另一主導(dǎo)線的另一端相連；每個(gè)監(jiān)測(cè)部件對(duì)應(yīng)一個(gè)易開裂點(diǎn)或易發(fā)生分離位移點(diǎn)。本發(fā)明還同時(shí)公開了與該裝置相應(yīng)的一種監(jiān)測(cè)方法。
文檔編號(hào)G01N27/04GK1975463SQ200510124030
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月28日
發(fā)明者劉大安, 楊志法, 劉 英 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所