CN102162234B - 一种岩土体表面位移实时监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种岩土体表面位移实时监测装置及监测方法。本发明公开了一种岩土体表面位移实时监测装置，用于基坑或边坡等岩土体的位移或变形监测，属于岩土工程测试技术领域，其包括：基准点锚固系统、测量系统和数据采集系统。其优点是可实现岩土体表面的实时监测，监测装置便于现场快速安装，施工材料成本低廉。

Description

一种岩土体表面位移实时监测装置及监测方法

技术领域

本发明公开了一种岩土体表面位移实时监测装置与方法，属于土木工程监测技术领域，主要用于各种岩土体工程的位移或变形监测。

背景技术

各种岩土与地下工程建设中，经常对岩土体表面的位移或变形进行监测，一股常用的监测方法包括：(1)地面工程测量法，即在拟监测的岩土体部位设置监测标点，在远离监测点的稳定区域设置基准点，采用全站仪进行观测。(2)测斜仪法，即在岩土体或支护结构内安装测斜管，使用测斜仪分段测量岩土体或结构体的位移变形情况。其中，地面工程测量法测量精度受地面工程影响较大，对于基坑侧壁深部的测点无法实施测量，测量工作量大，不能实时监测。测斜仪法的测斜管安装需紧密配合施工，测斜管的日常保护十分困难，测量工作量大，做到实时监测比较困难。

其它的一些监测方法，如滑坡监测用的埋桩法、标尺法、贴片法，仅是一种宏观的粗略观测，而测缝计、倾斜计等岩土体表面变形监测仪器，仅能定量地测量岩土体表面的相对位移。

发明内容

一种岩土体表面位移实时监测装置，包括：基准点锚固系统、测量系统和数据采集系统。

基准点锚固系统，包括导向球1、滑槽2、PVC套管3、；支臂4、内管5、挡片6、销钉7、牵引钢丝8、螺丝9，其特征在于：导向球1与内管5连接，PVC套管3套于内管5外，支臂4一端通过匝箍固定于内管5上，另一端通过匝箍固定于PVC套管3上。内管5靠近导向球的一端开有滑槽2，PVC套管3可在内管滑槽2处滑动。挡片6位于PVC套管3上，挡片6上沿PVC套管3的轴向开槽，两个螺丝9将其径向固定在PVC套管上，纵向可滑动，挡片6远离导向球1一端系有牵引钢丝8。牵引钢丝8通过滑槽2穿过，进入内管5，并引出钻孔口用于牵拉。销钉7位于挡片6下靠近导向球1侧，插入PVC套管3和内管5重合的孔中将PVC套管3固定于内管5上，销钉底垫有弹簧。测量孔口进行封堵，封堵11的材料可采用强度C15的混凝土，封堵11的长度30～40cm，并与孔口岩土体表面抹平。

测量系统：基准点锚固系统通过钢丝拉线8与测量系统连接；测量系统位于岩土体表面，由固定螺栓13、精密位移传感器14和角钢支架15组成，角钢支架固定于岩土体表面，使用固定螺栓将传感器固定于角钢支架上。

数据采集系统：由数据线17和读数仪18组成，测量系统的精密位移传感器与读数仪通过数据线17相连。

岩土体表面位移实时监测装置的监测方法如下：

在拟监测的岩土体部位，采用洛阳铲或钻机成孔，在钻孔内安装基准点锚固系统，牵拉钢丝引出孔口；拉紧牵拉钢丝，挡片沿PVC套管的轴向滑动，销钉弹出，PVC套管沿着内管沿着远离导向球端滑动，牵引带动支臂撑开，使基准点锚固系统在孔内锚固。在孔口安装测量系统支架，将传感器固定，并与牵拉钢丝连接。传感器的数据线与读数仪相连，通过读数仪读取拟测点岩土体位移值。

本发明的主要技术关键是在岩土体深部设置基准点，在岩土体表面设置位移传感器，通过数据采集仪实现实时监测。

与现有测量方法相比，本发明可以取得如下有益效果：

(1)可实现岩土体表面的实时监测；

(2)位移监测的量程可以达到500mm，测量分辨率为0.1mm，测量精度较高；

(3)便于在基坑深部实施侧向位移监测。

附图说明

图1为岩土体表面位移实时监测装置组成示意图；

图2为岩土体表面位移实时监测装置基准点锚固系统的结构示意图；

图3为岩土体表面位移实时监测装置局部放大示意图；

图4为北京中关村某基坑侧壁变形监测实例；

图5为北京中关村某基坑侧壁变形监测曲线。

图中：1.导向球；2.滑槽；3.PVC套管；4.支臂；5.内管；6.挡片；7.销钉；8.牵引钢丝；9.螺丝；10.水泥浆液；11.测量孔封堵；12.测量孔；13.固定螺栓；14.传感器；15.角钢支架；16.岩土体侧壁；17.数据线；18.读数仪

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明。

本专利已经应用于多个工程实例，现以北京中关村某基坑工程变形监测为例，说明该方法的使用步骤和效果。

本监测方法依托一整套自动监测系统，包括：基准点锚固系统、测量系统和数据采集系统。其中，基准点锚固系统位于具有一定深度的钻孔内；测量系统位于岩土体表面，由精密位移传感器和支架组成；数据采集系统由读数仪和数据线组成。如图1所示。

其中基准点锚固系统包括导向球1、滑槽2、PVC套管3、支臂4、内管5、挡片6、销钉7、牵引钢丝8、螺丝9，其特征在于：导向球1与内管5连接，PVC套管3套于内管5外，支臂4一端通过匝箍固定于内管5上，另一端通过匝箍固定于PVC套管3上。内管5靠近导向球的一端开有滑槽2，PVC套管3可在内管滑槽2处滑动。挡片6位于PVC套管3上，挡片6上沿PVC套管3的轴向开槽，两个螺丝9将其径向固定在PVC套管上，纵向可滑动，挡片6远离导向球1一端系有牵引钢丝8。牵引钢丝8通过滑槽2穿过，进入内管5，并引出钻孔口用于牵拉。销钉7位于挡片6下靠近导向球1侧，插入PVC套管3和内管5重合的孔中将PVC套管3固定于内管5上。销钉底垫有弹簧。测量孔口进行封堵，封堵11的材料可采用强度C15的混凝土，封堵11的长度30～40cm，并与孔口岩土体表面抹平。如图2和图3所示。

测量系统：基准点锚固系统通过钢丝拉线8与测量系统连接；测量系统位于岩土体表面，由固定螺栓13、精密位移传感器14和角钢支架15组成，角钢支架固定于岩土体表面，使用固定螺栓将传感器固定于角钢支架上。

数据采集系统：由数据线17和读数仪18组成，测量系统的精密位移传感器与读数仪通过数据线17相连。

本发明的岩土体表面位移实时监测方法的具体步骤如下：

(1)首先，等待基坑开挖至1.5米深，在拟监测部位采用洛阳铲成孔，钻孔角度10°，钻孔直径140mm，孔深15m。

(2)在钻孔内安装基准点锚固系统，牵拉钢丝引出孔口。

(3)在孔口安装测量系统支架，将传感器固定，并与牵拉钢丝连接。使用塑料袋等防雨水材料保护好传感器，并将数据线引导基坑地表边缘，以便测量。

(4)使用数据采集系统(读数仪)，读取拟测点岩土体位移初值。以后，根据工程要求，每隔一定时间(间隔可采用：1天、1小时、几小时、1分钟、几分钟等)读取数据，并形成监测曲线，实现实时监测的目的。

(5)如图5所示，为该基坑工程在2009年12月10日至2010年1月24日施工阶段的位移监测曲线，该曲线以天(日期)为单位，十分精确地反映了该测点的位移变化规律。

如图4所示为该基坑侧壁变形监测实例的安装图。如图5为该基坑基坑侧壁变形监测曲线。

Claims (2)

1.一种岩土体表面位移实时监测装置，包括：基准点锚固系统、测量系统和数据采集系统，其特征在于：

基准点锚固系统，包括导向球（1）、滑槽（2）、PVC套管（3）；支臂（4）、内管（5）、挡片（6）、销钉（7）、牵引钢丝（8）、螺丝（9），其特征在于：导向球（1）与内管（5）连接，PVC套管（3）套于内管（5）外，支臂（4）一端通过匝箍固定于内管（5）上，另一端通过匝箍固定于PVC套管（3）上；内管（5）靠近导向球的一端开有滑槽（2），PVC套管（3）可在内管滑槽（2）处滑动；挡片（6）位于PVC套管（3）上，挡片（6）上沿PVC套管（3）的轴向开槽，两个螺丝（9）将其径向固定在PVC套管（3）上，纵向可滑动，挡片（6）远离导向球（1）一端系有牵引钢丝（8）；牵引钢丝（8）从滑槽（2）中穿过，进入内管（5），并引出测量孔口用于牵拉；销钉（7）位于挡片（6）下靠近导向球（1）侧，插入PVC套管（3）和内管（5）重合的孔中将PVC套管（3）固定于内管（5）上，销钉底垫有弹簧；测量孔口进行封堵，封堵（11）的材料采用强度C15的混凝土，封堵（11）的长度30～40cm，并与测量孔口岩土体表面抹平；

测量系统：基准点锚固系统通过牵引钢丝（8）与测量系统连接；测量系统位于岩土体表面，由固定螺栓（13）、精密位移传感器（14）和角钢支架（15）组成，角钢支架固定于岩土体表面，使用固定螺栓将精密位移传感器（14）固定于角钢支架上；

数据采集系统：由数据线（17）和读数仪（18）组成，测量系统的精密位移传感器（14）与读数仪通过数据线（17）相连。

2.根据权利要求1所述的一种岩土体表面位移实时监测装置的监测方法，其特征在于：在拟监测的岩土体部位，采用洛阳铲或钻机成孔，在测量孔内安装基准点锚固系统，牵引钢丝（8）引出测量孔口；拉紧牵引钢丝（8），挡片（6）沿PVC套管（3）的轴向滑动，销钉（7）弹出，PVC套管（3）沿着内管（5）沿着远离导向球（1）端滑动，牵引带动支臂（4）撑开，使基准点锚固系统在测量孔内锚固；在测量孔口安装测量系统角钢支架（15），将精密位移传感器（14）固定，并与牵引钢丝（8）连接；精密位移传感器（14）的数据线（17）与读数仪（18）相连，通过读数仪（18）读取拟测点岩土体位移值。

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