利用活動(dòng)測(cè)斜儀測(cè)量地層水平位移的方法及活動(dòng)測(cè)斜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種活動(dòng)測(cè)斜儀，尤其是一種利用活動(dòng)測(cè)斜儀測(cè)量地層水平位移的方 法及活動(dòng)測(cè)斜儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，測(cè)斜儀是一種用于測(cè)量鉆孔、基坑、地基基礎(chǔ)、墻體和巧體坡等工程構(gòu)筑物 的頂角、方位角的儀器，測(cè)斜儀主要包括測(cè)頭導(dǎo)輪和測(cè)斜探頭，測(cè)頭導(dǎo)輪是沿測(cè)斜導(dǎo)管的導(dǎo) 槽沉降或提升，測(cè)斜導(dǎo)頭內(nèi)的加速度傳感器可W敏感導(dǎo)管在每一深度處的傾斜角度，輸出 一個(gè)電壓信號(hào)，通過(guò)特定的正弦函數(shù)將其換算成水平位移。
[0003]現(xiàn)有的測(cè)斜方法要求在監(jiān)測(cè)周期內(nèi)，測(cè)斜管底部的水平位移為零，運(yùn)需要測(cè)斜孔 的深度要深于工程開(kāi)挖的擾動(dòng)深度。在實(shí)際工程中，鉆孔深度越深，鉆孔越困難，費(fèi)用越高， 很難達(dá)到運(yùn)一要求。如果測(cè)斜孔底部存在水平位移，運(yùn)種測(cè)斜方式并沒(méi)有考慮到測(cè)斜儀底 部的水平位移，利用上述測(cè)量方法所獲得的數(shù)據(jù)分析出的水平位移只是實(shí)際水平位移的一 部分，無(wú)法全面準(zhǔn)確地反映工程實(shí)踐特征，相應(yīng)的在W此分析結(jié)果為依據(jù)的工程實(shí)踐中，存 在潛在的工程風(fēng)險(xiǎn)。由于活動(dòng)測(cè)斜儀廣泛應(yīng)用于巖±邊坡、建筑物地基、礦井、基坑開(kāi)挖W 及地下結(jié)構(gòu)工程內(nèi)部水平位移觀測(cè)和路基剖面沉降觀測(cè)中，若某一地層水平位移過(guò)大，導(dǎo) 致工程結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞，會(huì)造成重大的國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失。
[0004] 由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用活動(dòng)測(cè)斜儀測(cè)量地層 水平位移的方法及活動(dòng)測(cè)斜儀，其操作簡(jiǎn)便，可有效縮短鉆孔深度并消除現(xiàn)有測(cè)斜儀無(wú)法 測(cè)量地層水平位移的缺陷。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種利用活動(dòng)測(cè)斜儀測(cè)量地層水平位移的方法，包括如下步驟
[000引步驟1，首先用便攜帶的GPS定位儀連接套和GPS定位儀測(cè)取剛埋設(shè)好的測(cè)斜管初 始坐標(biāo)值化；
[0009] 步驟2,經(jīng)過(guò)根據(jù)工程測(cè)斜要求的勘測(cè)時(shí)間后，將測(cè)斜管放入待測(cè)鉆孔內(nèi)，測(cè)讀儀 放置在地表，GPS定位儀安裝在GPS定位儀連接套上，GPS定位儀連接套下端固定于測(cè)斜管 上，將GPS定位儀連接套上端與電纜輸導(dǎo)管相連，電纜輸導(dǎo)管由電纜支架的鐵圈固定，電纜 支架上放上電纜導(dǎo)輪，打開(kāi)藍(lán)牙，進(jìn)行測(cè)量；
[0010] 步驟3,制定測(cè)量次數(shù)n，在開(kāi)始測(cè)量前，用GI^定位儀測(cè)得測(cè)斜管頂端的坐標(biāo)值化， 在整個(gè)測(cè)量次數(shù)η內(nèi)，將活動(dòng)探頭沿測(cè)斜管從第一個(gè)測(cè)點(diǎn)到最后一個(gè)測(cè)點(diǎn)每次移動(dòng)距離L， 每次移動(dòng)的距離L通過(guò)測(cè)斜電纜上的刻度值進(jìn)行控制;移動(dòng)的過(guò)程中，地層實(shí)際上存在偏移 量，地層的移動(dòng)帶動(dòng)測(cè)斜管發(fā)生偏移，活動(dòng)探頭移動(dòng)至每一深度處時(shí)，由藍(lán)牙W電壓信號(hào)的 方式傳輸至測(cè)讀儀U+，滿足公式U+ =K〇+KgSin目，式中：Κ〇為加速度計(jì)偏值、Κ為加速度計(jì)靈 敏度、g為重力加速度;活動(dòng)測(cè)斜儀在豎直狀態(tài)下，測(cè)斜儀探頭的理論值為零，但在實(shí)際情況 下會(huì)有一個(gè)接近零的值輸出，運(yùn)就是零點(diǎn)的偏移誤差，即式中的Κο,為了消除Κο的影響，將活 動(dòng)探頭調(diào)轉(zhuǎn)180°，在該點(diǎn)進(jìn)行第二次測(cè)量:U- =K〇-KgSine兩式相減將偏值Κο消去，得差數(shù) U+-U- = 2KgSin目，通過(guò)上述原理公式計(jì)算可得目值，則活動(dòng)探頭從前一測(cè)點(diǎn)移動(dòng)至下一測(cè) 點(diǎn)時(shí)，活動(dòng)探頭水平偏移位移Zi=LSin0i，i= 1,2η，其中η為測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，通過(guò)坐標(biāo)值 Di和化利用公式Xi=Di-D2計(jì)算得到測(cè)斜管的水平總位移XI，整個(gè)測(cè)量次數(shù)η內(nèi)，測(cè)斜管的水 平偏移總位移
則通過(guò)下式即可計(jì)算出地層水平位移Χι，Χι= Xi-Ζ，活動(dòng)探頭所測(cè)深度為出=Lcos目i，i=0,1，2......η，η為測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，活動(dòng)探頭所測(cè)總 深度
[0011] -種活動(dòng)測(cè)斜儀，包括測(cè)讀儀、GPS定位儀、測(cè)斜管及測(cè)斜電纜、電纜支架和GPS定 位儀連接套，測(cè)讀儀位于測(cè)斜管一側(cè)，且兩者單獨(dú)設(shè)置，測(cè)斜電纜安裝于電纜支架上，GPS定 位儀連接套固定于測(cè)斜管上端，測(cè)斜電纜的一端穿過(guò)GPS定位儀連接套與設(shè)置于測(cè)斜管中 的活動(dòng)探頭相連，GPS定位儀連接套上設(shè)置有至少一個(gè)GI^定位儀，電纜支架上設(shè)置有用于 將測(cè)斜電纜電壓信號(hào)傳輸給測(cè)讀儀的藍(lán)牙；
[0012] 所述電纜支架上設(shè)置有用于支撐測(cè)斜電纜的電纜導(dǎo)輪和固定電纜輸導(dǎo)管的鐵圈。
[0013] 所述電纜輸導(dǎo)管下端與GI^定位儀連接套上端固定連接。
[0014] 所述電纜輸導(dǎo)管上留有讀數(shù)孔，讀取測(cè)斜電纜的下放長(zhǎng)度。
[0015] 所述測(cè)斜電纜上設(shè)置有用于測(cè)知活動(dòng)探頭沿測(cè)斜管移動(dòng)距離的刻度值，通過(guò)電纜 輸導(dǎo)管上留有讀數(shù)孔讀取電纜上的刻度值。
[0016] 所述活動(dòng)探頭上安裝有四個(gè)導(dǎo)向輪，其中兩個(gè)導(dǎo)向輪安裝在活動(dòng)探頭的上部，另 外兩個(gè)導(dǎo)向輪安裝在活動(dòng)探頭的下部，測(cè)斜管的內(nèi)壁上開(kāi)設(shè)有與導(dǎo)向輪相適配的導(dǎo)向槽， 導(dǎo)向槽保證導(dǎo)向輪在其內(nèi)移動(dòng)，使活動(dòng)探頭在測(cè)斜管中順楊地上下運(yùn)動(dòng)，避免擺動(dòng)，有效提 高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0017] 所述活動(dòng)探頭內(nèi)設(shè)置有加速度儀腔室，加速度儀腔室內(nèi)設(shè)置有加速度計(jì)傳感器， 活動(dòng)探頭在測(cè)斜電纜的帶動(dòng)下能夠沿測(cè)斜管做升降運(yùn)動(dòng)。
[0018] 所述活動(dòng)探頭的頂端設(shè)置有用于和測(cè)斜電纜相連的電纜連接頭，電纜連接頭內(nèi)部 與加速度傳感器相連，將速度傳感器測(cè)得的電壓信號(hào)經(jīng)測(cè)斜電纜和藍(lán)牙傳輸至測(cè)讀儀。
[0019] 所述活動(dòng)探頭的底端設(shè)置有緩沖墊，緩沖墊可W避免在工作時(shí)，對(duì)活動(dòng)探頭造成 沖擊而影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，有效提高工作效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。
[0020] 所述測(cè)斜管的底部設(shè)置有密封套，避免鉆孔中的異物進(jìn)入測(cè)斜管中，對(duì)測(cè)量造成 影響，W及對(duì)測(cè)斜管造成破壞，影響使用壽命，保證測(cè)斜管中的活動(dòng)探頭正常運(yùn)動(dòng)。
[0021 ]所述測(cè)斜管是由PVC塑料制成的，PVC塑料耐腐蝕，成本低，易于成形，質(zhì)量輕，易攜 帶。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明中的活動(dòng)測(cè)斜儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，利用本發(fā)明可 有效縮短鉆孔深度，降低經(jīng)濟(jì)成本，能夠充分考慮到某一深度地層隨時(shí)間的移動(dòng)變化量，進(jìn) 行水平總位移和水平偏移位移的測(cè)量，利用GI^定位儀所獲得的數(shù)據(jù)分析出的水平位移，并 根據(jù)測(cè)量數(shù)值計(jì)算地層水平位移，能夠全面準(zhǔn)確地反映工程實(shí)踐特征，相應(yīng)的在W此分析 結(jié)果為依據(jù)的工程實(shí)踐中，能完全將地層水平位移的影響消除。利用本發(fā)明中的活動(dòng)測(cè)斜 儀測(cè)量地層水平位移的方法解決了W往測(cè)斜儀只能在測(cè)孔位置固定假設(shè)條件下工作的弊 端，使測(cè)量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，為邊坡、基坑支護(hù)施工提供了更可靠的依據(jù)。而且利用本發(fā)明無(wú) 需打太深的孔即可測(cè)得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，有效地降低了測(cè)量成本。同時(shí)，利用本發(fā)明中的活動(dòng)測(cè)斜 儀可有效地節(jié)省人工，防止測(cè)斜電纜提升過(guò)程中電纜打結(jié)，提高工作效率，避免與地表鋒利 物體接觸，造成測(cè)斜電纜的破損，影響正常信號(hào)的傳輸。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明中活動(dòng)測(cè)斜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為測(cè)斜管的俯視圖。
[0025]圖3為本發(fā)明中活動(dòng)探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4測(cè)斜管電纜支架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為利用本發(fā)明測(cè)量地層水平位移的原理圖。
[00%]其中，1、測(cè)讀儀，2、GPS定位儀，3、測(cè)斜電纜，4、電纜輸導(dǎo)管，5、活動(dòng)探頭，6、GPS定 位儀連接套，7、測(cè)斜管，8、電纜支架，9、讀數(shù)孔，10、電纜導(dǎo)輪，11、導(dǎo)輪把手，12、地表面，13、 藍(lán)牙，14、鐵圈，15、支架骨體，16、導(dǎo)向槽，17、導(dǎo)向輪，18、密封套，19、電纜連接頭，20、加速 度儀腔室，21、緩沖墊。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030]如圖1至圖4所示，活動(dòng)測(cè)斜儀，包括測(cè)讀儀1、GPS定位儀2、測(cè)斜管7及測(cè)斜電纜3、 電纜支架8和GI^定位儀連接套6,測(cè)讀儀1位于測(cè)斜管7-側(cè)，且兩者單獨(dú)設(shè)置，測(cè)斜電纜3安 裝于電纜支架8上，GPS定位儀連接套6固定于測(cè)斜管7上端，測(cè)斜電纜3的一端穿過(guò)GPS定位 儀連接套6與設(shè)置于測(cè)斜管7中的活動(dòng)探頭5相連，GPS定位儀連接套6上設(shè)置有一個(gè)GPS定位 儀2，；電纜支架8上設(shè)置有用于將測(cè)斜電纜3接收電壓信號(hào)傳輸給測(cè)讀儀1的藍(lán)牙13。
[0031]活動(dòng)探頭5上安裝有四個(gè)導(dǎo)向輪17,其中兩個(gè)導(dǎo)向輪17安裝在活動(dòng)探頭5的上部， 另外兩個(gè)導(dǎo)向輪17安裝在活動(dòng)探頭5的下部，測(cè)斜管7的內(nèi)壁上開(kāi)設(shè)有與導(dǎo)向輪17相適配的 導(dǎo)向槽16,活動(dòng)探頭5在測(cè)斜電纜3的帶動(dòng)下能夠沿測(cè)斜管7做升降運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)探頭5內(nèi)設(shè)置 有加速度儀腔室20，加速度儀腔室20內(nèi)設(shè)置有加速度計(jì)傳感器，測(cè)斜電纜3可將加速度計(jì)傳 感器測(cè)得的電壓信號(hào)通過(guò)藍(lán)牙13實(shí)時(shí)傳輸至測(cè)讀儀1。
[0032]電纜支架8包括支架骨體15,支架骨體上設(shè)置有用于支撐測(cè)斜電纜3的電纜導(dǎo)輪10 和固定電纜輸導(dǎo)管4的鐵圈14。測(cè)斜電纜一端依次通過(guò)鐵圈14、電纜輸導(dǎo)管4、GPS定位儀連 接套6與活動(dòng)探頭5相連。電纜輸導(dǎo)管4下端與GPS定位儀連接套6上端固定連接。電纜輸導(dǎo)管 4上留有讀數(shù)孔9,讀取測(cè)斜電纜3的下放長(zhǎng)度。測(cè)斜電纜3上設(shè)置有用于測(cè)知活動(dòng)探頭5沿測(cè) 斜管7移動(dòng)距離的刻度值。
[0033]活動(dòng)探頭5的頂端設(shè)置有用于和測(cè)斜電纜3連接的電纜連接頭19?；顒?dòng)探頭5的底 端還設(shè)置有緩沖墊21，