CN104452726A - 深水区土体分层沉降监测装置及方法 - Google Patents

深水区土体分层沉降监测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种深水区土体分层沉降监测装置及方法，本发明装置是将磁致伸缩仪的电子仓和测杆固定在基准桩上，利用无接触式测量原理测得活动磁环与电子仓之间距离的变化，获得测点处土层的沉降量，通过将多支磁致伸缩仪串联在基准桩上，进而实现对土体分层沉降的监测。本发明具有结构简单、安装方便，可靠性高、测试精度高等优点，且可实现实时自动监测，大大降低人工成本，提高工作效率，具有广泛的应用价值。

Description

深水区土体分层沉降监测装置及方法
技术领域
本发明属于土体沉降监测技术领域，特别涉及一种深水区土体分层沉降监测装置及方法。
背景技术
在路堤填筑、土方开挖、地基处理等工程中，需进行土体分层沉降监测，以了解工程施工过程中土体不同深度处的压缩变形量，确保施工安全。目前土体分层沉降监测主要是分层沉降管法，即将磁环依次定位在沉降管上埋设在土体中，沉降管底部锚固至相对不动土层，当土体发生沉降时，将带动磁环沿着沉降管壁一起向下滑移，磁环相对于沉降管向下的滑移量即为土体的沉降量。但该方法存在使用局限性和诸多缺点：(1)沿海地区深水区筑堤距岸线较远，常规分层沉降管口高程无相对不动点，测试困难，且影响因素较多，测试精度无法保证；(2)沉降管管口必须露在外面，管口稳定性差，对施工干扰很大，且极易受施工机械破坏，保护非常困难；(3)沉降管损坏事故频发，且修复非常困难甚至无法修复，因此，无法保证数据的连续性，监测安全控制更是无法实现；(4)仪器分辨率较低，且只能人工测读，观测精度差，工作效率低，劳动强度大。
发明内容
为解决土体分层沉降监测现有技术在深水区使用、仪器保护及数据采集等存在的诸多问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明一种深水区土体分层沉降监测装置，包括基准桩、磁致伸缩仪、固定组件，其特征在于：所述磁致伸缩仪包括电子仓、活动磁环、测杆、传输电缆，所述活动磁环套在所述测杆上并与所述电子仓固接，所述传输电缆一端连接电子仓，另一端连接外部数据采集设备；所述磁致伸缩仪根据土体分层沉降监测的预设深度要求可多支串联固接在所述基准桩上。
所述基准桩包括钢管、锚头，所述锚头固接在钢管底部，沿钻孔置于地基稳固土层；钢管顶部设有穿线孔系吊装钢丝绳；所述电子仓和测杆通过固定组件固接在钢管上。
所述固定组件包括上卡箍和下卡箍，所述电子仓通过上卡箍固接在所述钢管上，所述测杆通过下卡箍固接在所述钢管上。
所述的上卡箍为双管卡箍，管孔直径分别与钢管和电子仓直径相匹配；所述的下卡箍为双管卡箍，管孔直径分别与钢管和测杆直径相匹配。
所述活动磁环套在所述测杆上与所述电子仓通过螺纹固接。
所述锚头通过螺纹与钢管底部固接。
当土体发生沉降时，活动磁环将沿着测杆向下滑移，进而引起活动磁环与电子仓之间的距离发生变化，再与初始距离相比较，即可换算出测点处土层的沉降量。
本发明深水区土体分层沉降监测装置的各个组件的固接方式不限于上述的螺纹固接、卡箍固接，还可以采用其他固接方式。
一种利用如上所述的深水区土体分层沉降监测装置的监测方法，包括以下步骤：
(a)将钻探平台孔口对准预设位置坐标，固定锚绳开始钻孔，钻至预定土层，清净孔底；
(b)将活动磁环套在测杆上，并与连接有传输电缆的电子仓固接，然后将电子仓和测杆分别通过固定组件固接在基准桩的预定位置上；
(c)重复步骤(2)，将多支磁致伸缩仪按预设深度要求依次固接在基准桩上；
(d)将整个装置固接好后放入钻孔内，直至基准桩底部锚头到达钻孔底部稳定土层；检查仪器信号完好后，将传输电缆理顺捆扎引出钻孔；
(e)通过连接传输电缆的外部数据采集设备测试获得所述电子仓与活动磁环的初始距离L0；
(f)过段时间，随着地基沉降的发生，活动磁环沿测杆向下滑移，再次测得所述电子仓与活动磁环的距离Li；
(g)用Li-L0得到的电子仓与活动磁环之间距离的变化值即为这段时间内测点处土体的沉降量ΔLi；
(h)利用串联在基准桩上的多支磁致伸缩仪同一时间段内的测量结果，即可得到这段时间内土体不同深度处的分层沉降量。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种深水区土体分层沉降监测装置及方法，利用磁致伸缩仪的无接触式测量原理测得活动磁环与电子仓之间距离的变化，获得各测点上土层的沉降量，通过将多支磁致伸缩仪串联在基准桩上，进而获得同一时间段内土体不同深度处的分层沉降量；整套监测装置均位于土层钻孔内，只有传输电缆引出钻孔，减少仪器对施工的干扰，易于保护，且不受潮汐、风浪、施工机械等外部环境影响，提高测试可靠性，能够适用现有技术无法使用的工况。本装置具有结构简单、操作方便，适应能力强、测试精度高等优点。另外，通过数据采集模块，还可实现实时自动监测，大大降低人工成本，具有工作效率高、稳定性好等优点。本发明有效克服了现有技术中存在的诸多缺点，可适用于各种复杂工况的地基处理工程，具有广泛的应用价值。
附图说明
图1是本发明的使用状态结构示意图
图2是本发明的监测原理示意图
图中：1-基准桩；11-钢管；12-锚头；2-磁致伸缩仪；21-电子仓；22-活动磁环；23-测杆；24-传输电缆；3-固定组件；31-上卡箍；32-下卡箍；4-穿线孔；5-吊装钢丝绳；6-钻孔。
具体实施方式
下面结合本发明实施例和附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明一种深水区土体分层沉降监测装置，包括基准桩1、磁致伸缩仪2、固定组件3，所述基准桩1包括钢管11、锚头12，锚头12通过螺纹旋入钢管11底部，沿钻孔6置于地基稳固土层；钢管11顶部设有穿线孔4系吊装钢丝绳5；所述磁致伸缩仪2包括电子仓21、活动磁环22、测杆23、传输电缆24，活动磁环22套在测杆23上并与电子仓21通过螺纹固接，传输电缆24一端连接电子仓21，另一端连接外部数据采集设备；所述固定组件3包括上卡箍31和下卡箍32，电子仓21通过上卡箍31固接在钢管11上，测杆23通过下卡箍32固接在钢管11上；上卡箍31为双管卡箍，管孔直径分别与钢管11和电子仓21直径相匹配；下卡箍32为双管卡箍，管孔直径分别与钢管11和测杆23直径相匹配。根据土体分层沉降监测的预设深度要求，将多支磁致伸缩仪2通过上卡箍31、下卡箍32串联固接在钢管11上。当土体发生沉降时，活动磁环22将沿着测杆23向下滑移，进而引起活动磁环22与电子仓21之间的距离发生变化，再与活动磁环22与电子仓21之间的初始距离相比较，即可换算出测点处土层的沉降量。
本实施例提供的深水区土体分层沉降监测方法，包括以下步骤：
(a)将钻探平台孔口对准预设位置坐标，固定锚绳开始钻孔，钻至预定土层，清净孔底。
(b)将活动磁环22套在测杆23上，通过螺纹与连接有传输电缆24的电子仓21固接，然后将电子仓21通过上卡箍31、测杆23通过下卡箍32分别固定在钢管11的预定位置上。
(c)重复步骤2)，将多支磁致伸缩仪2按预设深度要求依次固定在钢管11上。
(d)将锚头12通过螺纹旋于钢管11底部并放入钻孔6内，将固定有多支磁致伸缩仪2的钢管11逐节连接，边连接边放入钻孔6直至最后一节钢管11顶部到达钻探平台孔口，然后将吊装钢丝绳5系在钢管11顶部的穿线孔4上，抓住吊装钢丝绳5继续顺着钻孔6缓缓下放，直至锚头12到达钻孔6底部，检查仪器信号完好后，将传输电缆24理顺捆扎引出钻孔。
(e)通过外部数据采集设备连接传输电缆24，测试获得所述电子仓21与活动磁环22的初始距离L0；
(f)过段时间，随着地基沉降的发生，活动磁环22沿测杆23向下滑移，再次测得所述电子仓21与活动磁环22的距离Li；
(g)用Li-L0得到的两点间距离的变化值即为这段时间内测点处土体的沉降量ΔLi；
(h)利用串联在钢管11上的多支磁致伸缩仪2同一时间段内的测量结果，即可得到这段时间内土体不同深度处的分层沉降量。
上述实施例结合附图对本发明进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种深水区土体分层沉降监测装置，包括基准桩(1)、磁致伸缩仪(2)、固定组件(3)，其特征在于：所述磁致伸缩仪(2)包括电子仓(21)、活动磁环(22)、测杆(23)、传输电缆(24)，所述活动磁环(22)套在所述测杆(23)上并与所述电子仓(21)固接，所述传输电缆(24)一端连接电子仓(21)，另一端连接外部数据采集设备；所述磁致伸缩仪(2)根据土体分层沉降监测的预设深度要求可多支串联固接在所述基准桩(1)上。
2.根据权利要求1所述的深水区土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述基准桩(1)包括钢管(11)、锚头(12)，所述锚头(12)固接在钢管(11)底部，沿钻孔(6)置于地基稳固土层；钢管(11)顶部设有穿线孔(4)系吊装钢丝绳(5)；所述电子仓(21)和测杆(23)通过固定组件(3)固接在钢管上。
3.根据权利要求1或2所述的深水区土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述固定组件(3)包括上卡箍(31)和下卡箍(32)，所述电子仓(21)通过上卡箍(31)固接在所述钢管(11)上，所述测杆(23)通过下卡箍(32)固接在所述钢管(11)上。
4.根据权利要求3所述的深水区土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述的上卡箍(31)为双管卡箍，管孔直径分别与钢管(11)和电子仓(21)直径相匹配；所述的下卡箍(32)为双管卡箍，管孔直径分别与钢管(11)和测杆(23)直径相匹配。
5.根据权利要求1所述的深水区土体分层沉降监测装置，其特征在于：所述活动磁环(22)套在所述测杆(23)上与所述电子仓(21)通过螺纹固接。
6.根据权利要求2所述的深水区体分层沉降监测装置，其特征在于：所述锚头(12)通过螺纹与钢管(11)底部固接，所述钢管(11)可以分节，相邻节钢管(11)采用螺纹固接。
7.一种利用根据权利要求1至6的任一项所述的深水区土体分层沉降监测装置的监测方法，其特征在于该方法包括：
(a)将钻探平台孔口对准预设位置坐标，固定锚绳开始钻孔，钻至预定土层，清净孔底；
(b)将活动磁环(22)套在测杆上，并与连接有传输电缆的电子仓(21)固接，然后将电子仓(21)和测杆(23)分别通过固定组件(3)固接在基准桩(1)的预定位置上；
(c)重复步骤(2)，将多支磁致伸缩仪(2)按预设深度要求依次固接在基准桩(1)上；
(d)将整个装置固接好后放入钻孔(6)内，直至基准桩(1)底部锚头(12)到达钻孔(6)底部稳定土层；检查仪器信号完好后，将传输电缆(24)理顺捆扎引出钻孔(6)；
(e)通过连接传输电缆(24)的外部数据采集设备测试获得所述电子仓(21)与活动磁环(22)的初始距离L0；
(f)过段时间，随着地基沉降的发生，活动磁环(22)沿测杆(23)向下滑移，再次测得所述电子仓(21)与活动磁环(22)的距离Li；
(g)用Li-L0得到的电子仓(21)与活动磁环(22)之间距离的变化值即为这段时间内测点处土体的沉降量ΔLi；
(h)利用串联在基准桩(1)上的多支磁致伸缩仪(2)同一时间段内的测量结果，即可得到这段时间内土体不同深度处的分层沉降量。
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