CN101008565A - 工程地质裂缝三维变形测量仪 - Google Patents

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李守定
李晓
董万里
刘艳辉
成国文
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Abstract

本发明提供一种小巧便携、操作容易，成本低廉的工程地质裂缝三维变形测量仪。其特征是将方位测量仪、倾角测量仪和光栅位移测量仪有机地结合起来，通过测量两点之间的空间长度，方位角和倾角，得到裂缝水平拉张，水平错动和垂向错动变形值。

Description

工程地质裂缝三维变形测量仪
技术领域  工程地质裂缝量测技术领域
背景技术  目前一般的工程地质裂缝，多采用单向、单点的张闭或错动测量的简单装置；
而实际上，工程地质裂缝多为三维变形，存在水平拉张，水平错动和垂向错动变形。目前存在两种方法技术测量工程地质裂缝的三维变形：一是利用全钻仪进行量测；二是利用两个或者三个三向安装的传感器，来进行三维变形测量。第一种裂缝三维变形测量方法精度高，但现场测量难度大，成本高，需要建立多个测点，测点之间不能有障碍物，使用价格较高的全钻仪进行工作；第二种裂缝三维变形测量方法相对第一种方法更加简便，但仍存在测架笨重，现场操作复杂的缺点。
总之，上述量测工程地质裂缝三维变形的两种方法，全钻仪测量受现场条件影响，难度大，成本高；多点三向传感器测量装置，测架笨重，现场操作复杂。而现场工程地质裂缝点多量大，需要快速简便，操作容易，成本低廉，两种方法均有缺点，不能满足工程地质裂缝三维变形测量的要求。
发明内容  本发明提供一种小巧便携、操作容易，成本低廉的工程地质裂缝三维变形测量仪。其特征是将方位测量仪、倾角测量仪和光栅位移测量仪有机地结合起来，通过测量两点之间的空间长度，方位角和倾角，得到裂缝的三维变形值。
工程地质裂缝三维变形测量仪，由测座部分，测脚部分，长度测量部分，方位角测量部分和倾角测量部分构成，所述测座部分由混凝土构件3和圆锥形钢座2组成；所述测脚部分由球形脚1，左拉件6和右拉件7组成；所述长度测量部分由左拉杆固定螺栓8，光栅拉杆9，拉杆10，光栅位移传感器11，光栅拉杆导轨14和拉杆导轨15组成；所述方位角测量部分由方位测量仪12和方位测量仪固定合页16组成；所述倾角测量部分由倾角测量仪13组成。
基本原理与技术：根据工程地质裂缝三维变形测量的要求，设计的仪器必须能够获得水平拉张，水平错动和垂向错动变形，工程地质裂缝三维变形测量仪可以通过三个长度、方位角和倾角的读取获得三维变形量。
裂缝三维变形测量仪，由测座部分，测脚部分，长度测量部分，方位角测量部分和倾角测量部分构成。
测座部分由混凝土构件3和圆锥形钢座2组成。混凝土构件3设计形状为正方体，边长尺寸为400mm，嵌入到地表土中；圆锥形钢座2位于混凝土构件3的上端面中部，端面内直径为30mm，锥角45°，圆锥形钢座2上端面与混凝土构件3上端面平齐，裂缝5两侧的圆锥形钢座2上端面保持水平，以保证初次测量时倾角为0。
测脚部分由球形脚1，左拉件6和右拉件7组成。球形脚1长40mm，球直径20mm，分别固定在左拉件6和右拉件7上，球形脚1可以任何角度放入到圆锥形底座中，并保持线接触。
长度测量部分由左拉杆固定螺栓8，光栅拉杆9，拉杆10，光栅位移传感器11，光栅拉杆导轨14和拉杆导轨15组成。左拉杆固定螺栓8固定光栅拉杆9和拉杆10的左端，光栅拉杆9和拉杆10可以分别在光栅拉杆导轨14和拉杆导轨15中平动，当光栅拉杆9拉出平动时，光栅位移传感器11便可读出平动长度，拉杆10为防止光栅拉杆9左右和上下晃动。
方位角测量部分由方位测量仪12和方位测量仪固定合页16组成。方位测量仪12由方位测量仪固定合页16固定在右拉件7上，方位测量仪12可沿合页转动，当工程地质裂缝三维变形测量仪倾斜时，方位测量仪12仍可读数。
倾角测量部分由倾角测量仪13组成。当工程地质裂缝三维变形测量仪倾斜时，倾角测量仪13可读出倾斜角度。
当工程地质裂缝三维变形测量仪第一次测量时，倾角为0，另可读出方位角和长度，当裂缝变形后第二次测量时，可读出倾角，方位角和长度，两次测量点可在空间形成一个直角三棱锥，已知直角三棱锥的两边和两角，即可导出各边长度，再通过三角变换，即可得出裂缝水平拉张，水平错动和垂向错动变形值。
附图说明
图1：工程地质裂缝三维变形测量仪剖面图
图2：工程地质裂缝三维变形测量仪平面图
1：球形脚，2：圆锥形钢座，3：混凝土构件，4：地表土，5：裂缝，6：左拉件，7：右拉件，8：左拉杆固定螺栓，9：光栅拉杆，10：拉杆，11：光栅位移传感器，12：方位测量仪，13：倾角测量仪，14：光栅拉杆导轨，15：拉杆导轨，16：方位测量仪固定合页，17：气泡
具体实施方式  1.制作混凝土构件3，将圆锥形钢座2置与其中，使圆锥形钢座2上端面与混凝土构件3平齐；在裂缝两侧开挖，放入混凝土构件3，使裂缝两侧混凝土构件3上端面与地表平齐，且两个混凝土构件3上端面连线水平。
2.拉开左拉件6，将球形脚1分别放到圆锥形钢座2中，调节使气泡17居中，读光栅位移传感器11和方位测量仪12上的读数，并记录。
3.裂缝发生变形后，拉开左拉件6，将球形脚1分别放到圆锥形钢座2中，调节方位测量仪固定合页16，使气泡17居中，读光栅位移传感器11、方位测量仪12和倾角测量仪13上的读数，并记录。
4.运用导出的公式，计算裂缝的水平拉张，水平错动和垂向错动变形值。
5.裂缝再次发生变形后，步骤同3-4。

Claims (1)

1.一种工程地质裂缝三维变形测量仪，其由测座部分，测脚部分，长度测量部分，方位角测量部分和倾角测量部分构成，所述测座部分由混凝土构件(3)和圆锥形钢座(2)组成；所述测脚部分由球形脚(1)，左拉件(6)和右拉件(7)组成；所述长度测量部分由左拉杆固定螺栓(8)，光栅拉杆(9)，拉杆(10)，光栅位移传感器(11)，光栅拉杆导轨(14)和拉杆导轨(15)组成；所述方位角测量部分由方位测量仪(12)和方位测量仪固定合页(16)组成；所述倾角测量部分由倾角测量仪(13)组成；该工程地质裂缝三维变形测量仪把将方位测量仪、倾角测量仪和光栅位移测量仪有机地结合起来，通过测量两点之间的空间长度，方位角和倾角，得到裂缝水平拉张，水平错动和垂向错动变形值。
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