CN104264651A - 一种路基水平位移与竖向位移综合测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路基水平位移及竖向位移综合测试系统，包括测试管、沉降磁环、测量探头、双芯电缆、电磁强度显示仪、水平位移显示仪。测试管竖直设置在路基钻孔内，测试管外部沿管周套放沉降磁环，测试管内壁沿管身纵向设置凹槽轨道，圆柱体结构的测量探头设置在测试管内，测量探头滚轮卡入测试管凹槽轨道内，可以使测量探头在测试管内竖向移动，测量探头内的角度传感器及磁场强度传感器通过双芯电缆分别与水平位移显示仪、电磁强度显示仪连接。本发明涉及的水平位移及竖向位移综合测试系统将水平位移及竖向位移测试设备集成为一套系统，只在一个路基钻孔埋设测试管，由在测试管内移动的探头同时测试路基水平位移及竖向位移，增加电磁强度显示仪，提高了测试精度，为铁路路基变形监测提供了更适宜的技术手段。
Description
技术领域
本发明涉及铁路路基位移测试设备。
背景技术
铁路路基变形是需要严格控制的，在铁路路基修建过程中以及工后运营阶段，应进行必要的路基水平位移及竖向位移观测，以判断路基变形是否在合理的范围内，保证行车的安全和舒适。
现有的路基水平位移及竖向位移的测量是采用两套测试设备进行，分别在路基钻孔埋设测试管，利用各自的测试探头进行测试。
现有的水平位移测量设备包括测试管、内置角度传感器的测量探头和电缆连接角度传感器的水平位移显示仪。测量探头的导轮卡在测试管凹槽内并能沿凹槽滑动，测量探头上下移动过程中，探头内的角度传感器测出探头通过的测点处测试管轴线偏移角度，再由水平位移显示仪显示测点处路基水平位移。
现有的竖向位移测量设备包括测试管、沉降磁环、内置磁场强度传感器的测量探头和电缆连接测量探头的测试仪。测试管管外套放多个磁环，测量探头内的传感器探测到磁环磁场信号传至采集仪，测试仪发出声响，从而确定磁环位置，将同一测点的两次测试数据进行对比即可得出该点的路基竖向位移。
现有的采用两套测试设备进行的路基测试方法存在以下问题：1、分别钻孔、设置不同的测试管，并采用各自的测试设备，资源较为浪费；2、竖向位移测试设备中探头靠近磁环时测试仪发出声响，测试人员听到声音后进行数据采集，存在误差、延迟和不准确性；3、路基修建过程中需要对两套设备进行保护，给施工带来不便，增加了观测成本；4、更关键的是，两个观测项目的测点不能处于空间上的同一位置，对于分析同一点的空间变形时，只能近似认为两套测试项目中的相邻测点处于同一位置，由此造成了数据分析的不准确，影响路基的变形评估。
发明内容
针对现有的采用两套测试设备进行路基测试的方法存在的问题，本发明推出路基水平位移与竖向位移综合测试系统，其目的在于将水平位移及竖向位移测试设备集成为一套系统，只需一个路基钻孔埋设测试管，由在测试管内移动的探头同时测试路基水平位移及竖向位移，且增加电磁强度显示仪，便于精确探测磁环位置。
本发明涉及的路基水平位移与竖向位移综合测试系统，包括测试管、沉降磁环、测量探头、双芯电缆、电磁强度显示仪、水平位移显示仪。测试管竖直设置在路基钻孔内，测试管外部套放沉降磁环，测量探头设置在测试管内，测量探头内的角度传感器及磁场强度传感器通过双芯电缆分别与水平位移显示仪、电磁强度显示仪连接。
设置在路基钻孔内的测试管为PVC圆管，测试管内壁沿管身纵向设置两条凹槽轨道，两条凹槽轨道沿测试管中心对称设置。
沉降磁环为圆环结构，内径略大于测试管外径，沿测试管外部的管周套放，每0.5m深度套放一个沉降磁环。
沉降磁环圆环外周设置向外且向上方伸出的钢片，钢片嵌入周围土体，使沉降磁环能与周围土层共同沉降。
沉降磁环圆环内周布置磁铁，形成磁场环境。
测量探头为圆柱体结构，前、后部位布置各设置一组导向轮，两组导向轮的间距为0.5m。每组导向轮设有2个滚轮，分别置于测量探头两侧，滚轮卡入测试管凹槽轨道内，可使测量探头在测试管内竖向移动。
测量探头内部设置角度传感器和磁场强度传感器。角度传感器和磁场强度传感器通过双芯电缆分别与水平位移显示仪和电磁强度显示仪连接，角度传感器连接水平位移显示仪，磁场强度传感器连接电磁强度显示仪。
水平位移显示仪通过换算测量探头内部角度传感器测得的偏移角度与前后导轮的距离计算出测点在水平方向偏移值，并显示出来。
电磁强度显示仪可以显示出测量探头内部磁场强度传感器测得的沉降磁环磁场信号。
双芯电缆为两芯线分离的电缆，电缆外敷皮表面标有刻度。
本发明涉及的路基水平位移与竖向位移综合测试系统应用时，测试管放入路基预定位置处的钻孔内，同时进行测试管外周磁环的逐个套放与钻孔的回填。进行测量时，将测量探头放入测试管并将探头导轮卡入测试管凹槽轨道内，然后使测量探头沿管身向下移动。
当测量探头内磁场强度传感器探测到磁环磁场时，产生电磁信号并通过电缆传送至电磁强度显示仪，测试人员根据电缆上的刻度数值确定磁环的竖向位置；同时，测量探头内部的角度传感器将测得的探头倾斜角度信号通过电缆传送至水平位移显示仪，水平位移显示仪换算前后导轮的距离与该角度关系计算出测点在水平方向偏移值。根据所测磁环竖向位置数据和测点水平方向偏移值与历史数据对比，可以得出该处路基竖向位移及水平位移值。
本发明涉及的路基水平位移与竖向位移综合测试系统将水平位移及竖向位移测试设备集成为一套系统，只在一个路基钻孔埋设测试管，由在测试管内移动的探头同时测试路基水平位移及竖向位移，结构紧凑，实用方便，降低了测试成本，便于现场施工及设备的保护，为铁路路基变形监测提供更适宜的技术手段。
附图说明
图1为本发明涉及的路基水平位移与竖向位移综合测试系统结构示意图；
图2为图1中测试管的A-A横剖面示意图。
图1中标记说明:
1、测试管 2、凹槽轨道
3、钢片 4、沉降磁环
5、双芯电缆 6、测量探头
7、电磁强度显示仪 8、水平位移显示仪
9、滚轮 10、角度传感器
11、磁场强度传感器
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。图1和图2显示了本发明的基本结构。如图所示，本发明涉及的路基水平位移及竖向位移综合测试系统，本发明涉及的路基水平位移与竖向位移综合测试系统，包括测试管1、沉降磁环4、测量探头6、双芯电缆5、电磁强度显示仪7、水平位移显示仪8。测试管1竖直设置在路基钻孔内，测试管1外部套放沉降磁环4，测量探头6设置在测试管1内，测量探头6内的角度传感器10及磁场强度传感器11通过双芯电缆5分别与水平位移显示仪8、电磁强度显示仪7连接。
设置在路基钻孔内的测试管1为PVC圆管，测试管1内壁沿管身纵向设置两条凹槽轨道2，两条凹槽轨道2沿测试管1中心对称设置。
沉降磁环4为圆环结构，内径略大于测试管1的外径，沿测试管1外部的管周套放，每0.5m深度套放一个沉降磁环4。
沉降磁环4圆环外周设置向外且向上方伸出的钢片3，钢片3嵌入周围土体，使沉降磁环4能与周围土层共同沉降。
沉降磁环4圆环内周布置磁铁，形成磁场环境。
测量探头6为圆柱体结构，前、后部位布置各设置一组导向轮，两组导向轮的间距为0.5m。每组导向轮设有2个滚轮9，分别置于测量探头两侧，滚轮9卡入测试管1的凹槽轨道2内，可使测量探头6在测试管1内竖向移动。
测量探头6内部设置磁场强度传感器10和角度传感器11。磁场强度传感器10和角度传感器11通过双芯电缆5分别与电磁强度显示仪7和水平位移显示仪8连接，角度传感器10连接水平位移显示仪8，磁场强度传感器11连接电磁强度显示仪7。
双芯电缆5为两芯线分离的电缆，电缆外敷皮表面标有刻度。
本发明涉及的路基水平位移与竖向位移综合测试系统应用时，测试管1放入路基预定位置处的钻孔内，同时进行测试管外周磁环的逐个套放与钻孔的回填。进行测量时，将测量探头6放入测试管1并将探头导轮9卡入测试管凹槽轨道2内，然后使测量探头6沿管身向下移动。
当测量探头6内磁场强度传感器11探测到磁环磁场时，产生电磁信号并通过电缆传送至电磁强度显示仪7并显示出来，测试人员根据电缆上的刻度数值确定磁环的竖向位置；同时，测量探头6内部的角度传感器10将测得的测量探头6的倾斜角度信号通过电缆传送至水平位移显示仪8，水平位移显示仪8换算前后导轮的距离与该角度关系计算出测点在水平方向偏移值。根据所测磁环竖向位置数据和测点水平方向偏移值与历史数据对比，可以得出该处路基竖向位移及水平位移值。
Claims (7)
1.一种路基水平位移与竖向位移综合测试系统，其特征在于：包括测试管、沉降磁环、测量探头、双芯电缆、电磁强度显示仪、水平位移显示仪，测试管竖直设置在路基钻孔内，测试管外部套放沉降磁环，测量探头设置在测试管内，测量探头内的角度传感器及磁场强度传感器通过双芯电缆分别与水平位移显示仪、电磁强度显示仪连接。
2.根据权利要求1所述的路基水平位移与竖向位移综合测试系统，其特征在于：所述的测试管为PVC圆管，测试管内壁沿管身纵向设置两条凹槽轨道，两条凹槽轨道沿测试管中心对称设置。
3.根据权利要求1所述的路基水平位移与竖向位移综合测试系统，其特征在于：所述的沉降磁环为圆环结构，内径略大于测试管外径，沿测试管外部的管周套放，每0.5m深度套放一个沉降磁环。
4.根据权利要求3所述的路基水平位移与竖向位移综合测试系统，其特征在于：所述的沉降磁环圆环外周设置向外且向上方伸出的钢片，钢片嵌入周围土体，使沉降磁环能与周围土层共同沉降。
5.根据权利要求3所述的路基水平位移与竖向位移综合测试系统，其特征在于：所述的沉降磁环圆环内周布置磁铁，形成磁场环境。
6.根据权利要求1所述的路基水平位移与竖向位移综合测试系统，其特征在于：所述的测量探头为圆柱体结构，前、后部位各设置一组导向轮，两组导向轮的间距为0.5m；每组导向轮设有2个滚轮，分别置于探头两侧，滚轮卡入测试管凹槽轨道内，可使探头在测试管内竖向移动。
7.根据权利要求1所述的路基水平位移与竖向位移综合测试系统，其特征在于：所述的双芯电缆为两芯线分离的电缆，电缆外敷皮表面标有刻度。
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