CN106592564A - 土体分层沉降磁环及土体分层沉降监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种土体分层沉降磁环及土体分层沉降监测装置。其中，该土体分层沉降磁环包括：磁环本体、卡接体和环形膜套；磁环本体包括：内部中空的环形壳体和填充于环形壳体中空部分的磁性体；卡接体的第一端与环形壳体的外壁相连接，卡接体第二端与预布设土体相卡接；环形膜套内部中空且中空部分中填充具有挥发性和/或水溶性的填充物，环形膜套表面开设有使挥发后的填充物排出的孔道；环形膜套为弹性环形膜套，并且，环形膜套套接于环形壳体的内壁；环形膜套与沉降管相套设。本发明中，通过在磁环本体的内壁嵌设环形膜套，且环形膜套中设置具有挥发性和/或水溶性的填充物，有效避免了沉降磁环的卡环问题，提高了土体沉降位移测量的准确度。

Description

土体分层沉降磁环及土体分层沉降监测装置

技术领域

本发明涉及岩土工程监测技术领域，具体而言，涉及一种土体分层沉降磁环。

背景技术

土体分层沉降监测是目前常用的测量土体竖向位移的一种监测方法。广泛用于边坡、隧道及道路施工等的地层竖向位移监测。土体分层沉降通常采用沉降测量仪进行监测，沉降测量仪的测量系统主要由对磁性材料敏感的探头、带刻度的标尺、电感探测装置以及埋设于土层中的沉降磁环和沉降管组成。其中，沉降管一般由柔性塑料管制成，沉降管外每隔一定距离套设一个沉降磁环，地层沉降时会带动沉降磁环同步下沉。当探头从钻孔中缓慢下放遇到预埋在钻孔中的沉降磁环时，电感探测装置上的蜂鸣器就会发出叫声，这时根据标尺在孔口的刻度，就可以计算沉降磁环所在位置与孔口的距离。通过对比随时间变化各沉降环所在位置的变化，得出各地层随时间的位移变化情况。

一般而言，对地层竖向位移监测前，需要对沉降磁环进行预埋，预埋过程中，首先要钻孔，钻孔后将套设有沉降磁环的沉降管下放至钻孔底部后，然后再用中粗砂填充密实钻孔与沉降管的间隙，由于沉降磁环与沉降管之间存在的间隙较小，当用中粗砂填充沉降管管壁与钻孔孔壁的间隙时，中粗砂中的部分颗粒时常会进入到沉降磁环和沉降管的间隙中，造成沉降磁环卡死，使得沉降磁环无法沿沉降管滑动，也就无法准确的测出各分层地层的沉降位移。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种土体分层沉降磁环，旨在解决现有土体分层沉降磁环容易发生卡环现象导致的土体分层沉降测量结果准确率较低的问题。本发明还提出了一种土体分层沉降监测装置。

一个方面，本发明提出了一种土体分层沉降磁环，该土体分层沉降磁环包括：磁环本体、卡接体和环形膜套；其中，所述磁环本体包括：内部中空的环形壳体和填充于所述环形壳体中空部分的磁性体；所述卡接体的第一端与所述环形壳体的外壁相连接，所述卡接体的第二端用于与预布设土体相卡接；所述环形膜套内部中空且中空部分中填充有具有挥发性和/或水溶性的填充物，所述环形膜套表面开设有用于使挥发和/或溶解后的所述填充物排出的孔道；所述环形膜套为弹性环形膜套，并且，所述环形膜套套接于所述环形壳体的内壁；所述环形膜套用于与沉降管相套设。

进一步地，上述土体分层沉降磁环中，填充后的所述环形膜套的壁厚大于所述环形壳体的内壁与所述沉降管的外壁之间的距离。

进一步地，上述土体分层沉降磁环中，所述填充物为2-莰酮颗粒。

进一步地，上述土体分层沉降磁环中，所述卡接体包括：至少两个设置于所述环形壳体上端的第一卡子，各所述第一卡子沿所述环形壳体的周向设置。

进一步地，上述土体分层沉降磁环中，所述卡接体还包括：至少两个设置于所述环形壳体下端的第二卡子，各所述第二卡子沿所述环形壳体的周向设置。

进一步地，上述土体分层沉降磁环中，所述卡接体包括：可折弯的条状体；其中，所述条状体的第一端与所述环形壳体相连接，所述条状体的第二端设置有用于与预布设土体相卡接的卡接部。

本发明中的土体分层沉降磁环，通过在磁环本体的内壁嵌设环形膜套，并且环形膜套中设置有具有挥发性和/或水溶性的填充物，有效避免了沉降磁环的卡环问题，提高了土体沉降位移测量的准确度。

另一方面，本发明还提出了一种土体分层沉降监测装置，该沉降监测装置包括：沉降管和上述的沉降磁环；其中，所述沉降磁环可滑动地套接于所述沉降管外部。

进一步地，上述土体分层沉降监测装置中，还包括：定位环；其中，所述定位环套接于所述沉降管外部且置于所述沉降磁环的上方；以及，所述定位环的外径大于所述沉降磁环中环形膜套的内径。

进一步地，上述土体分层沉降监测装置中，所述沉降磁环的环形膜套还用于在所述填充物挥发和/或溶解后，使所述环形膜套可滑动地穿设于所述定位环。

进一步地，上述土体分层沉降监测装置中，还包括：捆扎机构；其中，所述捆扎机构用于在沉降磁环下放时将折弯后的各所述沉降磁环中的卡接体相捆扎，以及在所述沉降磁环下放到预设位置时自动断裂，以使所述卡接体展开并与预布设土体相卡接。

本发明中的土体分层沉降监测装置，可以有效避免沉降磁环的卡环问题，提高了土体沉降位移测量的准确度；此外，还能实现土体竖向位移的双向测量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环的正视图；

图2为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环的又一正视图；

图3为本发明实施例提供的土体分层沉降磁环的俯视图；

图4为本发明实施例提供的土体分层沉降监测装置中的卡接体未弹开的状态示意图；

图5为本发明实施例提供的土体分层沉降监测装置中的卡接体未弹开的又一状态示意图；

图6为本发明实施例提供的土体分层沉降监测装置中的卡接体弹开后，环形膜套中填充物消失的状态示意图；

图7为本发明实施例提供的土体分层沉降监测装置中的卡接体弹开后，环形膜套中填充物消失的又一状态示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

沉降磁环实施例：

参见图1至图3，图中示出了本发明实施例提供的土体分层沉降磁环的优选结构。如图所示，该土体分层沉降磁环包括：磁环本体1、卡接体2和环形膜套3。

其中，磁环本体1可以为中空环状体，磁环本体1包括：内部中空的环形壳体11和填充于环形壳体11中空部分的磁性体12。具体地，环形壳体11的材质可以为PVC(聚氯乙烯)，磁性体12可以为人工磁化的磁铁片，也可以为其他磁性材料，磁性体12的形状可以为环形也可以为其他形状，本实施例对其不做限定。

卡接体2的形状可以为片状或条状，卡接体2的材质可以为具有一定刚度和韧性的金属或金属合金。优选地，卡接体2为合金弹簧钢片。卡接体2的第一端(图1所示的左端)与环形壳体11的外壁相连接，卡接体2的第二端(图1所示的右端)用于与预布设土体相卡接。具体地，卡接体2的第一端可以沿环形壳体11外壁倾斜向上或倾斜向下设置，优选地，卡接体2的第一端沿环形壳体11的外壁倾斜向上45°或倾斜向下45°设置。卡接体2的第一端可以通过螺丝固定在环形壳体11的外壁上，卡接体2的第二端用于在测量时与预布设的土体相卡接。

环形膜套3内部中空且中空部分中填充有具有挥发性和/或水溶性的填充物31，环形膜套3表面开设有用于使挥发和/或溶解后的填充物31排出的孔道。环形膜套3为弹性环形膜套，具体地，环形膜套3的材质可以是橡胶，也可以是其他弹性材料，具体实施时，可以根据实际情况选择环形膜套3的材质，本实施例对其不作任何限定。填充物31可以为既具有挥发性又具有水溶性的2-莰酮颗粒，2-莰酮颗粒的直径可以根据具体情况进行选择，本实施例对其不作任何限定。填充物31还可以为仅具有挥发性或水溶性的物质，具体实施时，可以根据实际情况来确定。环形膜套3表面上的孔道直径小于填充物31的外径，在保证环形膜套3内外部水汽可以自由进出的同时，填充物31不会漏出环形膜套3。优选地，用于使挥发和/或溶解后的填充物31排出的孔道开设在环形膜套3的上下表面。

环形膜套3套接于环形壳体11的内壁。具体地，环形膜套3的外壁可以粘接于环形壳体1的内壁，也可以在环形壳体1的内壁开设与环形膜套3相配合的凹槽，以将环形膜套3嵌入该凹槽内，具体实施时，可以根据具体情况确定环形膜套3与环形壳体1的套接形式。

环形膜套3用于与沉降管相套设。环形膜套3中填充满填充物31时，可以使环形膜套3与沉降管的外壁紧密贴合在一起。

在使用土体分层沉降磁环时，需要将其先下放到预设的土体中，在沉降磁环的下放过程中，需要先将套设有沉降磁环的沉降管放入预布设土体中预先钻取的钻孔中，再向钻孔与沉降管之间填塞砂子等填充物，以使沉降管固定于钻孔中，也使沉降磁环放置于预布设土体的预设位置处。

沉降磁环下放过程具体如下：将填充满填充物的环形膜套3套接于沉降磁环的内壁，再将环形膜套3的内壁套接于沉降管的外壁，磁环本体1与沉降管之间紧密贴合，能使磁环本体1放置于预布设土体的预设位置处，然后在沉降管外壁与钻孔间填塞砂子，此时，由于沉降管与磁环本体1紧密贴合，所以砂子不会堵塞磁环本体1与沉降管以造成测量时沉降磁环的卡环问题。沉降磁环下放完成后开始测量时，环形膜套3内的填充物逐渐挥发和/或溶解，使磁环本体1与沉降管之间距离逐渐增大，能使磁环本体1沿沉降管向下滑动，磁环本体1向下滑动的位移即为土体分层沉降的位移，测量时计算出磁环本体1的位移即可实现对土体分层沉降的位移的测量。

可以看出，通过在磁环本体的内壁嵌设环形膜套，并且环形膜套中设置有具有挥发性和/或水溶性的填充物，有效避免了沉降磁环的卡环问题，提高了土体沉降位移测量的准确度。

上述实施例中，填充后的环形膜套3的壁厚大于环形壳体11的内壁与沉降管的外壁之间的距离。具体地，由于环形膜套3具有弹性，可以有一定的膨胀空间，在该膨胀空间内填充填充物31后，可以使环形壳体11的内壁与沉降管的外壁连接得更加紧密，从而可以更好地防止沉降磁环下放过程中，砂子堵塞于环形壳体11的内壁与沉降管的外壁之间，造成沉降磁环的卡环现象。

再参见图1，上述实施例中，卡接体2包括：至少两个设置于环形壳体上端的第一卡子，各第一卡子沿环形壳体11的周向设置。具体地，第一卡子的第一端(图1中靠近环形壳体的一端)与环形壳体11的外壁相连接，第一卡子的第二端(图1中远离环形壳体的一端)卡接于预布设土体中。第一卡子的数量至少为两个，具体实施时，可以根据实际情况确定第一卡子的数量，各第一卡子可以沿环形壳体11的周向均匀分布。

可以看出，由于第一卡子具有韧性，在沉降磁环下放过程中，可以通过捆扎机构将第一卡子捆扎于沉降管的上部，即：可以将环形壳体11的上端固定于沉降管上部，当捆扎机构松开后会使第一卡子自由展开，并卡接于预布设的土体中，从而将沉降磁环卡设于预布设土体中的预设位置处。

参见图2和图3，卡接体2还可以包括：至少两个设置于环形壳体11下端的第二卡子，各第二卡子沿环形壳体11的周向设置。具体地，在环形壳体11的上端设置第一卡子，第一卡子的第一端与环形壳体11的外壁相连接，第一卡子的第二端卡接于预布设土体中。在环形壳体的下端设置第二卡子，第二卡子的第一端(图2下部靠近环形壳体的一端)与环形壳体11的外壁相连接，第二卡子的第二端(图2下部远离环形壳体的一端)卡接于预布设土体中。第一卡子和第二卡子的数量分别至少为两个，具体实施时，可以根据实际情况确定第一卡子和第二卡子的数量，各第一卡子可以沿环形壳体11上端的周向均匀分布，各第二卡子可以沿环形壳体11下端的周向均匀分布。

可以看出，由于第一卡子和第二卡子均具有韧性，在沉降磁环下放过程中，可以通过捆扎机构将第一卡子的第二端捆扎于沉降管的上部，即：可以将环形壳体11的上端固定于沉降管上部；可以通过捆扎机构将第二卡子的第二端捆扎于沉降管的下部，即：可以将环形壳体11的下端固定于沉降管下部，使得沉降磁环在下放时能更好的固定于沉降管上。当捆扎机构松开后会使第一卡子和第二卡子自由展开，并卡接于预布设的土体中，从而将沉降磁环卡设于预布设土体中的预设位置处。

上述实施例中，卡接体2可以包括：可折弯的条状体21，条状体21的第一端与环形壳体11相连接，条状体21的第二端设置有用于与预布设土体相卡接的卡接部22。具体地，条状体21具有一定韧性，可以沿任意角度弯折，条状体21的第一端可以通过螺丝固定于环形壳体11外壁，条状体21的第二端与卡接部22的连接形式可以为焊接、螺接或铰接等，本实施例对其不做任何限定。本实施例中，卡接部22可以为片状体，卡接部22与条状体21呈夹角设置。具体地，卡接部22与条状体21呈预设角度设置，使得卡接部22与磁环本体1所在的平面平行，能使卡接部22更好的卡接于待测的土体中。

需要说明的是，卡接部22和条状体21之间的角度可以根据实际情况来确定，本实施例对其不做任何限定。

可以看出，通过在磁环本体上设置结构简单的条状体21和片状的卡接部22，一方面，实现了将环形壳体11固定于沉降管上；另一方面，实现了将环形壳体11固定于土体的预设位置处。

沉降监测装置实施例：

参见图4和图5，图中示出了本发明实施例提供的土体分层沉降监测装置的优选结构。如图所示，该土体分层沉降监测装置包括：沉降管5和上述任一种沉降磁环。其中，沉降磁环的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。

沉降磁环可滑动地套接于沉降管5外部。具体实施时，可以在沉降管5外部套接多个沉降磁环，根据各个沉降磁环沿沉降管5外部滑动的位移确定土体中各个地层的沉降位移。沉降管5可以由多个管段套接而成，沉降管5的材质可以为塑料，也可以为其他材料。

参见图6和图7，在土体分层沉降监测装置中，还可以在沉降管5上端开口周围设置承台6，并且沉降管5嵌于该承台6内。具体实施时，在预布设土体表面以下的沉降管5周围砌筑能承载沉降管的承台6，承台6的形状可以为长方形，承台6可以与沉降管5同轴设置。优选地，承台6为混凝土承台。

可以看出，承台6可以将沉降管5固定于预布设土体中，使得当沉降管5底部存在软土时沉降管5也不会沉降，使得作为标尺基准的沉降管管口相对静止，极大地提高了土体分层沉降位移测量结果的准确性。

上述实施例中，该土体分层沉降监测装置还包括：定位环4。定位环4可以为实心环状体。其中，定位环4套接于沉降管5外部，并且，定位环4置于沉降磁环的上方。具体地，定位环4可以通过螺丝固定于沉降管5外部，并且，定位环4和沉降磁环同轴设置。定位环4的外径大于沉降磁环中环形膜套3的内径，可以防止环形膜套3穿设过定位环。需要说明的是，本实施例中环形膜套3的内径指的是填充了填充物31的环形膜套3的内径。

可以看出，在土体分层沉降监测装置的安装过程中，由于沉降磁环是通过捆扎机构固定在沉降管5上的，可能在沉降磁环到达预设位置之前，捆扎机构已经松开，第一卡子和/或第二卡子会提前展开卡接于预布设土体中，这样在沉降管5继续往下的过程中，沉降磁环可能在土体的阻力作用下，上升到沉降管5的上部管节处，使沉降磁环无法放置在预设的位置上，通过定位环4，可以阻止沉降磁环向上滑动，从而使沉降磁环放置于预设位置，保证了测量的准确性。

上述实施例中，沉降磁环的环形膜套3还用于在填充物31挥发和/或溶解后，使环形膜套3可滑动地穿设于定位环4。具体地，当填充物31挥发和/或溶解后，环形膜套3的内径变大，且大于定位环4的外径，可以自由穿过定位环4。

可以看出，当土体分层沉降监测装置开始测量土体分层沉降位移时，环形膜套3中的填充物31逐渐挥发和/或溶解，使得环形膜套3内径大于定位环4的外径，此时，带有环形膜套3的沉降磁环可以随土体隆起和沉降自由穿设过定位环4，相应的，沉降磁环向上穿设过定位环4的位移即可认为是土体隆起的位移，沉降磁环向下穿设过定位环4的位移即可认为是土体沉降的位移。

上述各实施例中，还包括：捆扎机构；其中，捆扎机构用于在沉降磁环下放时将折弯后的各所述沉降磁环中的卡接体2相捆扎，以及在所述沉降磁环下放到预设位置时自动断裂，以使所述卡接体2展开并与预布设土体相卡接。具体地，捆扎机构可以为纸线，具体实施时，在下放沉降磁环时，可以利用纸线将沿沉降磁环周向布置的各卡接体2折弯后捆扎在一起，沉降磁环下放过程中，纸线在钻孔中遇水会崩断，对卡接体2的束缚力会消失，使得卡接体2处于自由状态，并卡接于预布设的土体中。

可以看出，捆扎机构可以保证在沉降磁环下放过程中使得卡接体2卡接于预布设土体的预设位置处，能保证土体分层沉降位移测量结果的准确性。

综上，本发明中的土体分层沉降监测装置，可以有效避免沉降磁环的卡环问题，提高了土体沉降位移测量的准确度；此外，还能实现土体竖向位移的双向测量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种土体分层沉降磁环，其特征在于，包括：磁环本体(1)、卡接体(2)和环形膜套(3)；其中，

所述磁环本体(1)包括：内部中空的环形壳体(11)和填充于所述环形壳体(11)中空部分的磁性体(12)；

所述卡接体(2)的第一端与所述环形壳体(11)的外壁相连接，所述卡接体(2)的第二端用于与预布设土体相卡接；

所述环形膜套(3)内部中空且中空部分中填充有具有挥发性和/或水溶性的填充物(31)，所述环形膜套(3)表面开设有用于使挥发和/或溶解后的所述填充物(31)排出的孔道；所述环形膜套(3)为弹性环形膜套，并且，所述环形膜套(3)套接于所述环形壳体(11)的内壁；所述环形膜套(3)用于与沉降管相套设。

2.根据权利要求1所述的土体分层沉降磁环，其特征在于，填充后的所述环形膜套(3)的壁厚大于所述环形壳体(11)的内壁与所述沉降管的外壁之间的距离。

3.根据权利要求1所述的土体分层沉降磁环，其特征在于，所述填充物(31)为2-莰酮颗粒。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的土体分层沉降磁环，其特征在于，所述卡接体(2)包括：至少两个设置于所述环形壳体上端的第一卡子，各所述第一卡子沿所述环形壳体(11)的周向设置。

5.根据权利要求4所述的土体分层沉降磁环，其特征在于，所述卡接体(2)还包括：至少两个设置于所述环形壳体(11)下端的第二卡子，各所述第二卡子沿所述环形壳体(11)的周向设置。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的土体分层沉降磁环，其特征在于，所述卡接体(2)包括：可折弯的条状体(21)；其中，所述条状体(21)的第一端与所述环形壳体(11)相连接，所述条状体(21)的第二端设置有用于与预布设土体相卡接的卡接部(22)。

7.一种土体分层沉降监测装置，其特征在于，包括：沉降管(5)和如权利要求1至6中任一项所述的沉降磁环；其中，所述沉降磁环可滑动地套接于所述沉降管(5)外部。

8.根据权利要求7所述的土体分层沉降监测装置，其特征在于，还包括：定位环(4)；其中，

所述定位环(4)套接于所述沉降管(5)外部且置于所述沉降磁环的上方；以及，所述定位环(4)的外径大于所述沉降磁环中环形膜套(3)的内径。

9.根据权利要求8所述的土体分层沉降监测装置，其特征在于，所述沉降磁环的环形膜套(3)还用于在所述填充物(31)挥发和/或溶解后，使所述环形膜套(3)可滑动地穿设于所述定位环(4)。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的土体分层沉降监测装置，其特征在于，还包括：捆扎机构；其中，

所述捆扎机构用于在沉降磁环下放时将折弯后的各所述沉降磁环中的卡接体(2)相捆扎，以及在所述沉降磁环下放到预设位置时自动断裂，以使所述卡接体(2)展开并与预布设土体相卡接。