CH645979A5 - Device for measuring deformations at a base area of the rock cavity in civil engineering/underground mining, and method for operating the same - Google Patents

Device for measuring deformations at a base area of the rock cavity in civil engineering/underground mining, and method for operating the same Download PDF

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CH645979A5
CH645979A5 CH272880A CH272880A CH645979A5 CH 645979 A5 CH645979 A5 CH 645979A5 CH 272880 A CH272880 A CH 272880A CH 272880 A CH272880 A CH 272880A CH 645979 A5 CH645979 A5 CH 645979A5
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CH272880A
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Rudolf Amberg
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Amberg Ingenieurbuero Ag
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Abstract

The device consists of a measuring head (6, 7) which is in the rock offset flush with the base area of the rock cavity and serves to accommodate a measuring device consisting of a transmitter part (30) and recording part (20). The transmitting part (30) comprises a multiplex potentiometer (31) which is coupled by means of a permanent magnet to the free end of a rock anchor, and an encoder (33) for the unique identification of each measuring point. The recording part (20) has an analog-to-digital converter (21), a computer (23) and a clock-pulse generator (24) with a programmable time generator, as well as a power supply (25). The recording part (20) can be isolated from the transmitting part (30) by means of a plug part (40), and can be connected to a desk computer (60) for evaluating the measured rock displacement. Consequently, there is no longer a need for specially trained people to undertake periodic readings of the displacements, but it is possible for several hundred measurements to be carried out automatically, the time base being freely programmable, so that when tunnelling it is possible to carry out the measurements firstly in rapid sequence and later at larger intervals, without disturbing the normal operation of the works with scaffolding, ladders or the like for taking readings. <IMAGE>

Description

       

  
 

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

 



   PATENTANSPRÜCHE.



  1. Vorrichtung zum Messen von Deformationen bei einer Ausbruchsfläche in Tiefbauten, insbesondere von Felsdeformationen in Hohlraumbauten, mittels eines in ein Bohrloch eingesetzten und an dessen Ende fixierten Ankers und eines bei der Ausbruchsfläche fixierten Messkopfes zur Feststellung einer Veränderung des Abstandes zwischen dem Messkopf und dem Anker beim Anfang des Bohrlochs, gekennzeichnet durch einen Messkopf (6, 7) mit einer an der dem Anker (2, 3) abgewandten Seite hin offenen Aussparung und ein in die Aussparung eingesetztes Messgerät (10), ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (10) aus einem Geberteil (30) zur Umwandlung einer Längenänderung in ein elektrisches Signal und einem Registrierteil (20) besteht, um in bestimmten regelmässigen Zeitabständen die Signale des Geberteils zu speichern,

   und dass der Registrierteil (20) steckbar mit dem Geberteil (30) verbunden ist und zur Auswertung der gespeicherten Signale vom Geberteil trennbar und mit einer datenverarbeitenden Anlage verbindbar ist.



   2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberteil (30) ein Potentiometer (31) mit mehreren Umgängen umfasst.



   3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberteil (30) ankerseitig einen von einer Druckfeder (57) gehalterten Permanentmagneten (56) zur Ankopplung eines Zugelementes (55) des mit einer Feder (34) gegen die Ausgangslage vorgespannten Potentiometers am Anker aufweist.



   4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder eine Schraubenfeder, das Zugelement ein Faden und die Feder zur Erzeugung der Vorspannkraft beim Potentiometer eine Spiralfeder ist.



   5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung zwischen dem Geberteil und dem Registrierteil Mittel zur eindeutigen Zuordnung des Registrierteils zu einem bestimmten Geber aufweist.



   6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuordnung elektrisch leitend verbundene Stifte der Steckverbindung zur Darstellung von Zahlen in Binärform sind.



   7. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Registrierteil einen Analog/Digitalwandler (21), einen Rechner (23), einen Taktgeber (24) und eine Stromversorgung (25) enthält.



   8. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf eine zylindrische, metallische Hülse ist.



   9. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgeber über einen programmierbaren Zeitbasisteil verfügt.



   10. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsetzen und Fixierung des Ankers im Ende des Bohrlochs der Messkopf in die ausgeweitete Partie eingesetzt und mittels einer Fixierung mit der Bohrlochwand starr verbunden wird, dass darauf das Messgerät mit eingestellter Taktzeit für die Ableseperiode in den Messkopf eingeführt wird, derart, dass der Geber mit dem Anfang des Ankers verbunden ist und dass nach Ablauf der vorgesehenen Messzeit der Registrierteil aus dem Messkopf entnommen und mit einem Rechner verbunden wird, um die gespeicherten Messdaten zu lesen und im Rechner zu speichern und/oder bildlich darzustellen.



   11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherung im Rechner unter gleichzeitiger Einlesung einer Ortsbestimmung des Messortes erfolgt, so das spätere Daten zu früher gespeicherten Daten desselben Messortes hinzugefügt werden können.



  Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Deformationen bei einer Ausbruchsfläche in Tiefbauten gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. sowie eine Verfahren zum Betrieb derselben gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 10.



   Mittels geometrischer Messungen kann eine differenzierte Beobachtung des Gebirgsverhaltens beim Ausbruch von Hohlraumbauten geschaffen werden. Zunächst können die zur Dimensionierung des Hohlraumausbaus getroffenen Annahmen von Gebirgskennwerten überprüft werden und dann kann mittels laufender Kontrollmessungen das Verhalten des gewachsenen Bodens in Abhängigkeit von den Vortriebs- und Ausbaumassnahmen im Hinblick auf eine optimale Bauweise festgestellt werden. Eine dieser Messungen betrifft die Messung der Deformation   der Ausbruchsfläche mit Extensometern,    bei denen ein Anker in einem bis zu 20 m tiefen Bohrloch und gegebenenfalls noch tiefer fixiert wird, um dann über längere Zeit hinweg in quasiperiodischer Form die Abstandsänderung zwischen einem an der Hohlraumwand montierten Extensometerkopf und dem Anker zu messen.



   Bei dieser Messung muss somit ein Mann mittels eines Messgerätes, wie ein Tiefenmesstaster mechanischer oder elektrischer Ausführung   zujedemMesskopfhin    und den   gemessenenWert    am Messgerät ablesen. Solange es sich um Messungen im Bereich des Parament handelt; sind diese Messungen auch nicht mit grösseren Schwierigkeiten verbunden. Wenn es sich aber nur schon um Messungen im Kämpfergebiet handelt und erst recht im First, bei Höhen bis gegen 10 Metern, wo die Ablesungen während des normalen Baubetriebes durchgeführt werden müssen, sind oft akrobatisch anmutende Leiterübungen notwendig.



  Ausserdem werden Störungen bei den Ausbruchsarbeiten durch die notwendigen Vorkehrungen für die Ablesungen im Vor   triebsgebiet    nicht geschätzt.



   Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Deformationen bei   Ausbruchsflächen    periodisch selbsttätig gemessen und während einer bestimmten Zeit gespeichert werden, um alle Daten in diesem Zeitraum auf einmal zu lesen. Zudem soll der Messkopf und das Messgerät derart ausgebildet sein, dass sie auch im Ausbruchgebiet belassen werden können und die Gefahr einer Beschädigung auch bei Sprengungen gering ist. Überdies soll das Einsetzen einfach und auch durch ungeübtes Personal durchführbar sein.



   Erfindungsgemäss wird dies mit einer Vorrichtung gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung ist durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 10 gekennzeichnet.



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Hohlraumbaute mit zwei eingesetzten Verschiebungsmesseinrichtungen der erfindungsgemässen Vorrichtung und einer schematisch dargestellten Anordnung zur Auswertung der Ergebnisse,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Messgerätes zur Verwendung in einer Vorrichtung nach der Erfindung, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Geberteils nach Fig. 2 mit der Kupplungsanordnung mit dem Anker.

 

     DieHohlraumbaute    1 gemäss Fig. 1 kann ein Tunnel, ein Stollen oder eine Kaverne sein. In radialer Richtung sind zwei Anker2, 3 in Bohrungen eingesetzt und am jeweiligen Bohrlochende   5    fixiert, beispielsweise durch Einpressen des Ankerstabes   invorherin    das Bohrlochende eingebrachten Mörtel. Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, wird ein Messkopf   6,7    in Form eines zylindrischen Rohrstückes mit einem Boden aussen mit der Ausbruchsfläche der Hohlraumbaute bündig eingesetzt. Die Länge des Ankers richtet sich nach den geologischen Gegebenheiten bzw. nach den interessierenden Messstrecken und kann bis 20 mund länger sein. Das Bohrloch hat üblicherweise einen  



  Durchmesser bis etwa 40 mm und die Ausweitung für den Messkopf liegt in der Grössenordnung von 100 mm und hat vorzugsweise eine Tiefe von etwa   400mm.   



   Der Messkopf 6,7 hat im Boden eine Öffnung zur Durchführung des Ankers oder einer Ankerverbindung zum Messgerät.



   Das Messgerät 10 gemäss Fig. 2 besteht aus einem Geberteil 30 und einem Registrierteil 20, die beide über einen Steckverbindungsteil 40 miteinander verbunden sind. Der Geberteil 30 umfasst ein mehrgängiges Potentiometer 31, mit einem Messfüh   ler    32 und einem Codegeber 33, zur Festlegung einer Identifikation . Beispielsweise kann dieser Codegeber 33 durch elektrisch leitend verbundene Steckerstifte gebildet sein, derart, dass durch das Verbindungsmuster eine bestimmte binäre Zahlenfolge gebildet ist.



   Die Ankopplung des Geberteils 30 an den Anker 50 ist in Fig. 3 gezeigt. Selbstverständlich sind sowohl der Messkopf 51 als auch die Mittel zur Ankopplung nur schematisch in bezug auf ihre Funktion dargestellt.



   Der Messkopf 51 ist ein Rohr mit eiem Boden 52 und einer zentralen Bohrung 53 im Boden 52 für den Durchtritt des Ankers 50 bzw. die Ankerkopplung. Im Abstand vom Boden 52 befindet sich im Rohr eine Auflage 54 für den Geberteil 30 des Messgerätes. Der Geberteil 30 besteht im wesentlichen aus dem genannten Potentiometer 31 mit einer Fadenaufwickelspule 32 und einer Spiralfeder 34 zur Drehung des Potentiometerschleifers bis zur Anfangsstellung des Widerstandes. Auf der Fadenaufwickelspule 32 ist ein Vorrat eines Fadens 55 aufgewickelt. Am freien Ende des Fadens 55 befindet sich ein Permanentmagnet 56, der mit dem Faden 55 fest verbunden ist. Der Permanentmagnet 56 ist von einer Haltehülse 58 umfasst. Am Boden 35 des Geberteils 30 ist zentral ein Durchgang 36 vorhanden und eine Hülse 37 ist ebenfalls am Boden 35 befestigt.

  An der Hülse 37 ist eine Schraubenfeder 57 befestigt, in deren Innern der Permanentmagnet 56 mittels der Haltehülse 58 herausgleiten kann.



   Beim Einsetzen des Messgerätes 10 in den Messkopf 51 braucht deshalb nicht darauf geachtet zu werden, dass der Anker 50 mit dem Potentiometer 31 verbunden wird, sondern diese Verbindung wird selbsttätig durch den Permanentmagnet 56 bewirkt, der vom Anker 50 angezogen wird und darauf haften bleibt. Das Potentiometer ist im gedehnten Zustand der Schraubenfeder 57 vor dem Einbau um einen Betrag von   ca. 1/5    des gesamten Drehwinkels verstellt. Wenn nun der Anker 50 weiter in den Messkopf 51 hineinragt als gezeichnet, wird die Feder 57 zusammengedrückt und der Schleifer des Potentiometers 31 wird unter der Vorspannung der Spiralfeder 34 gegen die Nullstellung gedreht. Dasselbe geschieht natürlich auch dann, wenn die Bewegung der Ausbruchsfläche gegen den Anker zu verläuft.

  Im Normalfall bewegt sich aber die Ausbruchsfläche vom Fixierpunkt 4,5 des Ankers 2,3 weg, gegen den Hohlraum 1 zu, so dass der Faden 55 abgewickelt und der Schleifer des Potentiometers 31 gegen das andere Ende des Widerstandes bewegt wird.



   Der Registrierteil 20 umfasst einen Analog/Digitalwandler 21, dessen Datenausgänge für parallele Übertragung der Codewörter mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff 22 verbunden sind, einen Rechner 23, einen Taktgeber 24 und eine autonome Stromversorgung 25, wie z.B. einen Akkumulator.



   Die Funktionsweise ist für jeden Fachmann der elektronischen Datenverarbeitung aus der Anordnung der vorhandenen Bausteine bekannt. Kurz rekapituliert geschieht folgendes:
Vom Geberteil 30 wird einerseits eine durch einen kontinuierlich veränderbaren Spannungsteiler, dem Potentiometer 31, erzeugte Spannung und ein Codemerkmal für eine binäre Zahl, aus dem Codegeber 33 über die Steckerpartie 40 an den Analog/ Digitalwandler21 geführt. Hier wird der Spannungsbereich quantisiert ausgemessen, und die entsprechenden Quantisierungseinheiten werden als Codewort in den Speicher 22 eingegeben und entsprechend der Veränderung des Widerstands geändert. Periodisch in Zeitabständen, die durch den Taktgeber 24 bestimmt sind, wird mit dem Rechner 23 der Speicher 22 abgefragt und der gespeicherte Wert im Rechner an zeitlich unterschiedlichen Speicherplätzen gespeichert.

  Nach Ablauf der durch die Kapazität bestimmten Zeit, wird der Registrierteil 20 herausgenommen und mit einem Tischrechner 60 (Fig. 1) über einen Adapter 61 verbunden. Im Datensichtteil des Tischrechners kann der zeitliche Verlauf der Deformationen im Fels gemäss den gespeicherten Daten im Registrierteil 20 bildlich dargestellt werden und allenfalls in einem Band- oder Diskettenspeicher gespeichert und auch in einem x-y-Zeichner 63 dargestellt werden.



   Durch die Bezeichnung des Registrierteils 20 mittels des Codegebers 33 können keine Verwechslungen stattfinden, indem ein neuer Registrierteil 20 als Ersatz für den mit Daten gefüllten Registrierteil mit genau demselben Codewort bezeichnet wird, kann auch später keine Verwechslung stattfinden.



   Eine Versuchsanordnung, bei der ein dreigängiges Potentiometer mit 75   kQ    als Potentiometer 31 verwendet wurde, konnte ein Messbereich   zwischen-SO mm    und + 200 mm bei einer Auflösung von   2 - 10-4 des    Messbereichs überstrichen werden. Mit einer Akkumulatorkapazität von 7 Ah konnte eine Messperiode von 30 Tagen erreicht werden. Im Registrierteil 20 wurde ein 12-bit Analog/Digitalwandler der Firma BURR-BROWN in CMOS-Ausführung verwendet und als Rechner 23 wurde der CPU 1802 von RCA benützt. Dies liess 500 Ablesungen pro Messperiode zu.

 

   Die programmierbare Zeitbasis des Taktgebers 24 erlaubt, dass während jeweils einer Messperiode die Zeitbasis   z.B.    logarithmisch verändert wird und zuerst Ablesungen in rascher Folge und später in grösseren Zeitabständen durchgeführt werden.



  Dabei muss auch im Vortriebsbereich die Arbeit nicht durch häufiges Messen der Verschiebung gestört werden, indem keine Leitern oder gar Gestelle auf- und abgebaut werden müssen. 



  
 

** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.

 



   PATENT CLAIMS.



  1.Device for measuring deformations in an excavation area in civil engineering structures, in particular rock deformations in hollow structures, by means of an anchor inserted into a borehole and fixed at the end thereof and a measuring head fixed to the excavation area to determine a change in the distance between the measuring head and the anchor at the beginning of the borehole, characterized by a measuring head (6, 7) with a recess open on the side facing away from the armature (2, 3) and a measuring device (10) inserted into the recess, further characterized in that the measuring device (10 ) consists of a transmitter part (30) for converting a change in length into an electrical signal and a registration part (20) in order to store the signals of the transmitter part at certain regular intervals,

   and that the registration part (20) is pluggably connected to the transmitter part (30) and can be separated from the transmitter part for evaluation of the stored signals and can be connected to a data processing system.



   2. Device according to claim 1, characterized in that the transmitter part (30) comprises a potentiometer (31) with a plurality of operations.



   3. Device according to claim 2, characterized in that the transmitter part (30) on the armature side of a permanent magnet (56) held by a compression spring (57) for coupling a tension element (55) of the potentiometer biased against the starting position by a spring (34) on the armature having.



   4. Device according to claim 3, characterized in that the compression spring is a helical spring, the tension element is a thread and the spring for generating the biasing force in the potentiometer is a spiral spring.



   5. The device according to claim 1, characterized in that the plug connection between the transmitter part and the registration part has means for clearly assigning the registration part to a particular encoder.



   6. Device according to claim 5, characterized in that the means for assigning electrically conductively connected pins of the plug connection for the representation of numbers are in binary form.



   7. The device according to claim 1, characterized in that the registration part contains an analog / digital converter (21), a computer (23), a clock generator (24) and a power supply (25).



   8. The device according to claim 1, characterized in that the measuring head is a cylindrical, metallic sleeve.



   9. The device according to claim 7, characterized in that the clock has a programmable time base part.



   10. The method for operating the device according to claim 1, characterized in that after the insertion and fixation of the armature in the end of the borehole, the measuring head is inserted into the expanded part and is rigidly connected to the borehole wall by means of a fixation that the measuring device with the set on it Cycle time for the reading period is introduced into the measuring head in such a way that the transmitter is connected to the start of the armature and that after the specified measuring time has elapsed, the registration part is removed from the measuring head and connected to a computer in order to read the stored measurement data and in Save the computer and / or visualize it.



   11. The method according to claim 10, characterized in that the storage in the computer is carried out with simultaneous reading of a location of the measurement location, so that later data can be added to previously stored data of the same measurement location.



  The present invention relates to a device for measuring deformations in an excavation area in civil engineering structures according to the preamble of independent claim 1, and to a method for operating the same according to the preamble of independent claim 10.



   Geometric measurements can be used to create a differentiated observation of the mountain behavior when cavities erupt. First of all, the assumptions of rock parameters for dimensioning the cavity expansion can be checked and then the behavior of the grown soil depending on the tunneling and expansion measures with regard to an optimal construction can be determined by means of ongoing control measurements. One of these measurements relates to the measurement of the deformation of the excavation area with extensometers, in which an anchor is fixed in a borehole up to 20 m deep and possibly even deeper, in order then to change the distance between an extensometer head mounted on the cavity wall over a longer period in quasi-periodic form and measure the anchor.



   For this measurement, a man must read a measuring device, such as a mechanical or electrical depth measuring probe for each measuring head, and read the measured value on the measuring device. As long as there are measurements in the area of the parament; these measurements are not associated with any major difficulties. However, if it is only a matter of measurements in the fighter area and especially in the ridge, at heights of up to around 10 meters, where the readings have to be carried out during normal construction, acrobatic ladder exercises are often necessary.



  In addition, disruptions to the excavation work due to the necessary precautions for the readings in the drive area are not estimated.



   It is therefore an object of the invention to provide a device with which deformations in breakout areas are periodically measured automatically and stored for a certain time in order to read all the data in this period at once. In addition, the measuring head and the measuring device should be designed in such a way that they can also be left in the excavation area and the risk of damage even in the event of blasting is low. In addition, the insertion should be simple and can also be carried out by inexperienced personnel.



   According to the invention this is achieved with a device according to the features in the characterizing part of independent claim 1. A method for operating the device is characterized by the features of independent claim 10.



   An embodiment of the invention is described below. The drawing shows:
1 shows a cross section through a cavity structure with two displacement measuring devices of the device according to the invention and a schematically illustrated arrangement for evaluating the results,
Fig. 2 is a schematic representation of a measuring device for use in a device according to the invention, and
Fig. 3 is a schematic representation of the transmitter part of FIG. 2 with the coupling arrangement with the armature.

 

     1 can be a tunnel, a tunnel or a cavern. In the radial direction, two anchors 2, 3 are inserted into bores and fixed to the respective borehole end 5, for example by pressing the anchor rod into the mortar previously inserted into the borehole end. As can be seen from the drawing, a measuring head 6, 7 in the form of a cylindrical tube piece with a bottom outside is inserted flush with the excavation surface of the cavity structure. The length of the anchor depends on the geological conditions or the measuring sections of interest and can be up to 20 m longer. The borehole usually has one



  Diameter up to about 40 mm and the extension for the measuring head is in the order of 100 mm and preferably has a depth of about 400 mm.



   The measuring head 6, 7 has an opening in the bottom for the passage of the anchor or an anchor connection to the measuring device.



   2 consists of a transmitter part 30 and a registration part 20, both of which are connected to one another via a plug connection part 40. The transmitter part 30 comprises a multi-turn potentiometer 31, with a measuring sensor 32 and a code transmitter 33, for determining an identification. For example, this code transmitter 33 can be formed by electrically conductively connected plug pins, in such a way that a specific binary sequence of numbers is formed by the connection pattern.



   The coupling of the transmitter part 30 to the armature 50 is shown in FIG. 3. Of course, both the measuring head 51 and the coupling means are only shown schematically in terms of their function.



   The measuring head 51 is a tube with a bottom 52 and a central bore 53 in the bottom 52 for the passage of the armature 50 or the armature coupling. At a distance from the floor 52 there is a support 54 in the tube for the transmitter part 30 of the measuring device. The encoder part 30 consists essentially of the potentiometer 31 mentioned with a thread take-up spool 32 and a spiral spring 34 for rotating the potentiometer grinder until the resistance is in the initial position. A supply of a thread 55 is wound on the thread take-up spool 32. At the free end of the thread 55 there is a permanent magnet 56 which is firmly connected to the thread 55. The permanent magnet 56 is surrounded by a holding sleeve 58. At the bottom 35 of the transmitter part 30 there is a central passage 36 and a sleeve 37 is also attached to the bottom 35.

  A coil spring 57 is fastened to the sleeve 37, inside which the permanent magnet 56 can slide out by means of the holding sleeve 58.



   When inserting the measuring device 10 into the measuring head 51, it is therefore not necessary to ensure that the armature 50 is connected to the potentiometer 31, but this connection is effected automatically by the permanent magnet 56 which is attracted to the armature 50 and remains adhering to it. The potentiometer is adjusted in the stretched state of the coil spring 57 before installation by an amount of approximately 1/5 of the total angle of rotation. If the armature 50 now protrudes further into the measuring head 51 than drawn, the spring 57 is compressed and the slider of the potentiometer 31 is rotated against the zero position under the pretension of the spiral spring 34. The same of course also happens when the movement of the breakout surface is against the anchor.

  In the normal case, however, the breakout surface moves away from the fixing point 4.5 of the armature 2, 3 toward the cavity 1, so that the thread 55 is unwound and the wiper of the potentiometer 31 is moved towards the other end of the resistor.



   The registration part 20 comprises an analog / digital converter 21, the data outputs of which are connected to a random access memory 22 for parallel transmission of the code words, a computer 23, a clock generator 24 and an autonomous power supply 25, e.g. an accumulator.



   The mode of operation is known to every person skilled in electronic data processing from the arrangement of the existing modules. The following briefly recapitulates:
A voltage generated by a continuously variable voltage divider, the potentiometer 31, and a code feature for a binary number are passed from the transmitter part 30 from the code transmitter 33 via the connector part 40 to the analog / digital converter 21. Here, the voltage range is measured quantized, and the corresponding quantization units are entered as a code word in the memory 22 and changed in accordance with the change in the resistance. Periodically at time intervals, which are determined by the clock generator 24, the memory 22 is queried with the computer 23 and the stored value is stored in the computer at different storage locations.

  After the time determined by the capacity has elapsed, the registration part 20 is removed and connected to a desktop computer 60 (FIG. 1) via an adapter 61. In the data display part of the desktop computer, the temporal course of the deformations in the rock can be represented graphically in accordance with the stored data in the registration part 20 and, if need be, stored in a tape or floppy disk storage and can also be represented in an x-y drawing 63.



   By designating the registration part 20 by means of the code transmitter 33, no confusion can take place, since a new registration part 20 is designated as a replacement for the registration part filled with data with exactly the same code word, no confusion can take place later.



   A test arrangement in which a three-turn potentiometer with 75 kQ was used as potentiometer 31 was able to cover a measuring range between -SO mm and + 200 mm with a resolution of 2 - 10-4 of the measuring range. With a battery capacity of 7 Ah, a measurement period of 30 days could be achieved. A 12-bit analog / digital converter from BURR-BROWN in the CMOS version was used in the registration part 20 and the CPU 1802 from RCA was used as the computer 23. This allowed 500 readings per measurement period.

 

   The programmable time base of the clock generator 24 allows the time base to be e.g. is changed logarithmically and first readings are carried out in rapid succession and later in larger time intervals.



  Even in the area of tunneling, the work does not have to be disturbed by frequently measuring the displacement, in that no ladders or racks have to be set up and taken down.


    

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE.PATENT CLAIMS. 1. Vorrichtung zum Messen von Deformationen bei einer Ausbruchsfläche in Tiefbauten, insbesondere von Felsdeformationen in Hohlraumbauten, mittels eines in ein Bohrloch eingesetzten und an dessen Ende fixierten Ankers und eines bei der Ausbruchsfläche fixierten Messkopfes zur Feststellung einer Veränderung des Abstandes zwischen dem Messkopf und dem Anker beim Anfang des Bohrlochs, gekennzeichnet durch einen Messkopf (6, 7) mit einer an der dem Anker (2, 3) abgewandten Seite hin offenen Aussparung und ein in die Aussparung eingesetztes Messgerät (10), ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (10) aus einem Geberteil (30) zur Umwandlung einer Längenänderung in ein elektrisches Signal und einem Registrierteil (20) besteht, um in bestimmten regelmässigen Zeitabständen die Signale des Geberteils zu speichern, 1.Device for measuring deformations in an excavation area in civil engineering structures, in particular rock deformations in hollow structures, by means of an anchor inserted into a borehole and fixed at the end thereof and a measuring head fixed to the excavation area to determine a change in the distance between the measuring head and the anchor at the beginning of the borehole, characterized by a measuring head (6, 7) with a recess open on the side facing away from the armature (2, 3) and a measuring device (10) inserted into the recess, further characterized in that the measuring device (10 ) consists of a transmitter part (30) for converting a change in length into an electrical signal and a registration part (20) in order to store the signals of the transmitter part at certain regular intervals, und dass der Registrierteil (20) steckbar mit dem Geberteil (30) verbunden ist und zur Auswertung der gespeicherten Signale vom Geberteil trennbar und mit einer datenverarbeitenden Anlage verbindbar ist.  and that the registration part (20) is pluggably connected to the transmitter part (30) and can be separated from the transmitter part for evaluation of the stored signals and can be connected to a data processing system. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberteil (30) ein Potentiometer (31) mit mehreren Umgängen umfasst.  2. Device according to claim 1, characterized in that the transmitter part (30) comprises a potentiometer (31) with a plurality of operations. 3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberteil (30) ankerseitig einen von einer Druckfeder (57) gehalterten Permanentmagneten (56) zur Ankopplung eines Zugelementes (55) des mit einer Feder (34) gegen die Ausgangslage vorgespannten Potentiometers am Anker aufweist.  3. Device according to claim 2, characterized in that the transmitter part (30) on the armature side of a permanent magnet (56) held by a compression spring (57) for coupling a tension element (55) of the potentiometer biased against the starting position by a spring (34) on the armature having. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder eine Schraubenfeder, das Zugelement ein Faden und die Feder zur Erzeugung der Vorspannkraft beim Potentiometer eine Spiralfeder ist.  4. Device according to claim 3, characterized in that the compression spring is a helical spring, the tension element is a thread and the spring for generating the biasing force in the potentiometer is a spiral spring. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung zwischen dem Geberteil und dem Registrierteil Mittel zur eindeutigen Zuordnung des Registrierteils zu einem bestimmten Geber aufweist.  5. The device according to claim 1, characterized in that the plug connection between the transmitter part and the registration part has means for clearly assigning the registration part to a particular encoder. 6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuordnung elektrisch leitend verbundene Stifte der Steckverbindung zur Darstellung von Zahlen in Binärform sind.  6. Device according to claim 5, characterized in that the means for assigning electrically conductively connected pins of the plug connection for the representation of numbers are in binary form. 7. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Registrierteil einen Analog/Digitalwandler (21), einen Rechner (23), einen Taktgeber (24) und eine Stromversorgung (25) enthält.  7. The device according to claim 1, characterized in that the registration part contains an analog / digital converter (21), a computer (23), a clock generator (24) and a power supply (25). 8. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf eine zylindrische, metallische Hülse ist.  8. The device according to claim 1, characterized in that the measuring head is a cylindrical, metallic sleeve. 9. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgeber über einen programmierbaren Zeitbasisteil verfügt.  9. The device according to claim 7, characterized in that the clock has a programmable time base part. 10. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsetzen und Fixierung des Ankers im Ende des Bohrlochs der Messkopf in die ausgeweitete Partie eingesetzt und mittels einer Fixierung mit der Bohrlochwand starr verbunden wird, dass darauf das Messgerät mit eingestellter Taktzeit für die Ableseperiode in den Messkopf eingeführt wird, derart, dass der Geber mit dem Anfang des Ankers verbunden ist und dass nach Ablauf der vorgesehenen Messzeit der Registrierteil aus dem Messkopf entnommen und mit einem Rechner verbunden wird, um die gespeicherten Messdaten zu lesen und im Rechner zu speichern und/oder bildlich darzustellen.  10. The method for operating the device according to claim 1, characterized in that after the insertion and fixation of the armature in the end of the borehole, the measuring head is inserted into the expanded part and is rigidly connected to the borehole wall by means of a fixation that the measuring device with the set on it Cycle time for the reading period is introduced into the measuring head in such a way that the transmitter is connected to the start of the armature and that after the specified measuring time has elapsed, the registration part is removed from the measuring head and connected to a computer in order to read the stored measurement data and in Save the computer and / or visualize it. 11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherung im Rechner unter gleichzeitiger Einlesung einer Ortsbestimmung des Messortes erfolgt, so das spätere Daten zu früher gespeicherten Daten desselben Messortes hinzugefügt werden können.  11. The method according to claim 10, characterized in that the storage in the computer is carried out with simultaneous reading of a location of the measurement location, so that later data can be added to previously stored data of the same measurement location. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Deformationen bei einer Ausbruchsfläche in Tiefbauten gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. sowie eine Verfahren zum Betrieb derselben gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 10. The present invention relates to a device for measuring deformations in an excavation area in civil engineering structures according to the preamble of independent claim 1, and to a method for operating the same according to the preamble of independent claim 10. Mittels geometrischer Messungen kann eine differenzierte Beobachtung des Gebirgsverhaltens beim Ausbruch von Hohlraumbauten geschaffen werden. Zunächst können die zur Dimensionierung des Hohlraumausbaus getroffenen Annahmen von Gebirgskennwerten überprüft werden und dann kann mittels laufender Kontrollmessungen das Verhalten des gewachsenen Bodens in Abhängigkeit von den Vortriebs- und Ausbaumassnahmen im Hinblick auf eine optimale Bauweise festgestellt werden. Eine dieser Messungen betrifft die Messung der Deformation der Ausbruchsfläche mit Extensometern, bei denen ein Anker in einem bis zu 20 m tiefen Bohrloch und gegebenenfalls noch tiefer fixiert wird, um dann über längere Zeit hinweg in quasiperiodischer Form die Abstandsänderung zwischen einem an der Hohlraumwand montierten Extensometerkopf und dem Anker zu messen.  Geometric measurements can be used to create a differentiated observation of the mountain behavior when cavities erupt. First of all, the assumptions of rock parameters for dimensioning the cavity expansion can be checked and then the behavior of the grown soil depending on the tunneling and expansion measures with regard to an optimal construction can be determined by means of ongoing control measurements. One of these measurements relates to the measurement of the deformation of the excavation area with extensometers, in which an anchor is fixed in a borehole up to 20 m deep and possibly even deeper, in order then to change the distance between an extensometer head mounted on the cavity wall over a longer period in quasi-periodic form and measure the anchor. Bei dieser Messung muss somit ein Mann mittels eines Messgerätes, wie ein Tiefenmesstaster mechanischer oder elektrischer Ausführung zujedemMesskopfhin und den gemessenenWert am Messgerät ablesen. Solange es sich um Messungen im Bereich des Parament handelt; sind diese Messungen auch nicht mit grösseren Schwierigkeiten verbunden. Wenn es sich aber nur schon um Messungen im Kämpfergebiet handelt und erst recht im First, bei Höhen bis gegen 10 Metern, wo die Ablesungen während des normalen Baubetriebes durchgeführt werden müssen, sind oft akrobatisch anmutende Leiterübungen notwendig.  For this measurement, a man must read a measuring device, such as a mechanical or electrical depth measuring probe for each measuring head, and read the measured value on the measuring device. As long as there are measurements in the area of the parament; these measurements are not associated with any major difficulties. However, if it is only a matter of measurements in the combat area and especially in the ridge, at heights of up to around 10 meters, where the readings have to be carried out during normal construction, acrobatic ladder exercises are often necessary. Ausserdem werden Störungen bei den Ausbruchsarbeiten durch die notwendigen Vorkehrungen für die Ablesungen im Vor triebsgebiet nicht geschätzt. In addition, disruptions to the excavation work due to the necessary precautions for the readings in the drive area are not estimated. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Deformationen bei Ausbruchsflächen periodisch selbsttätig gemessen und während einer bestimmten Zeit gespeichert werden, um alle Daten in diesem Zeitraum auf einmal zu lesen. Zudem soll der Messkopf und das Messgerät derart ausgebildet sein, dass sie auch im Ausbruchgebiet belassen werden können und die Gefahr einer Beschädigung auch bei Sprengungen gering ist. Überdies soll das Einsetzen einfach und auch durch ungeübtes Personal durchführbar sein.  It is therefore an object of the invention to provide a device with which deformations in breakout areas are periodically measured automatically and stored for a certain time in order to read all the data in this period at once. In addition, the measuring head and the measuring device should be designed in such a way that they can also be left in the excavation area and the risk of damage even in the event of blasting is low. In addition, the insertion should be simple and can also be carried out by inexperienced personnel. Erfindungsgemäss wird dies mit einer Vorrichtung gemäss den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung ist durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 10 gekennzeichnet.  According to the invention this is achieved with a device according to the features in the characterizing part of independent claim 1. A method for operating the device is characterized by the features of independent claim 10. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Hohlraumbaute mit zwei eingesetzten Verschiebungsmesseinrichtungen der erfindungsgemässen Vorrichtung und einer schematisch dargestellten Anordnung zur Auswertung der Ergebnisse, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Messgerätes zur Verwendung in einer Vorrichtung nach der Erfindung, und Fig. 3 eine schematische Darstellung des Geberteils nach Fig. 2 mit der Kupplungsanordnung mit dem Anker.  An embodiment of the invention is described below. The drawing shows: 1 shows a cross section through a cavity structure with two displacement measuring devices of the device according to the invention and a schematically illustrated arrangement for evaluating the results, Fig. 2 is a schematic representation of a measuring device for use in a device according to the invention, and Fig. 3 is a schematic representation of the transmitter part of FIG. 2 with the coupling arrangement with the armature.   DieHohlraumbaute 1 gemäss Fig. 1 kann ein Tunnel, ein Stollen oder eine Kaverne sein. In radialer Richtung sind zwei Anker2, 3 in Bohrungen eingesetzt und am jeweiligen Bohrlochende 5 fixiert, beispielsweise durch Einpressen des Ankerstabes invorherin das Bohrlochende eingebrachten Mörtel. Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, wird ein Messkopf 6,7 in Form eines zylindrischen Rohrstückes mit einem Boden aussen mit der Ausbruchsfläche der Hohlraumbaute bündig eingesetzt. Die Länge des Ankers richtet sich nach den geologischen Gegebenheiten bzw. nach den interessierenden Messstrecken und kann bis 20 mund länger sein. Das Bohrloch hat üblicherweise einen **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.    1 can be a tunnel, a tunnel or a cavern. In the radial direction, two anchors 2, 3 are inserted into bores and fixed to the respective borehole end 5, for example by pressing the anchor rod into the mortar previously inserted into the borehole end. As can be seen from the drawing, a measuring head 6, 7 in the form of a cylindrical tube piece with a bottom outside is inserted flush with the excavation surface of the cavity structure. The length of the anchor depends on the geological conditions or the measuring sections of interest and can be up to 20 m longer. The borehole usually has one ** WARNING ** End of CLMS field could overlap beginning of DESC **.
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