CN111636495A - 深层位移监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种深层位移监测装置及监测方法，深层位移监测装置包括测斜管、测斜单元、导向轮和数据处理单元。测斜管的外壁与监测孔的内壁贴合，测斜管的内壁上沿周向设置有多个凹槽，凹槽沿测斜管的轴向延伸。连接绳悬于测斜管内，多个测斜单元顺次串连在连接绳上，每个测斜单元监测测斜管的一段，以获取该段测斜管的轴向与铅垂向的夹角。导向轮周向设置于测斜单元外，一个所述导向轮卡入一个凹槽内，每个导向轮能够在对应的凹槽内移动。数据处理单元，用于获取每个测斜单元所获取的夹角，并根据夹角得到被监测对象的地下深层位移信息。本发明的能更加高效和精确的获得地下深层位移信息，而且可以实时监测地下深层位移。

Description

深层位移监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及建筑领域技术，尤其涉及一种深层位移监测装置及监测方法。

背景技术

随着经济的发展，“智慧城市”、“智慧工地”的思想也开始盛行，我国不断加大对基础设施建设的力度，地下空间也不断被开发利用，建筑基坑或边坡滑坡等施工过程中对地下深层位移的安全性监测也越来越重要。

实际地下深层位移监测过程中，监测人员通常需要在被监测对象周边环境较差的多个监测点位进行监测，在监测点位的地下钻出监测孔，通过人工的方式在监测孔内升降测斜传感器，按照固定的测量深度间隔(一般0.5米)逐点进行数据采集，然后人工进行地下深层位移的数据处理。这种方法虽然操作简单，但每次都需要逐点逐次采集数据，当监测孔较深时，更需要花费大量的人力进行操作，工作效率低下；并且，获取监测数据后，往往需要人工进行计算处理后才能获得地下深层位移的变形量和曲线图表，监测数据存在一定的滞后性；最重要的是，监测过程中很难保证监测人员、监测仪器和监测时间相对固定，操作过程中人为误差和仪器误差等经常发生，严重影响数据的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深层位移监测装置及监测方法，能够更加高效和精确的监测深层位移，且能够实时监测深层位移。

为了达到上述目的，本发明提供了一种深层位移监测装置，放置于被监测对象周边的监测孔内，用于监测所述被监测对象的地下深层位移。所述深层位移监测装置包括：

测斜管，所述测斜管的外壁与所述监测孔的内壁贴合，所述测斜管的内壁上沿周向设置有多个凹槽，所述凹槽沿所述测斜管的轴向延伸；

连接绳，悬于所述测斜管内；

多个测斜单元，顺次串连在所述连接绳上，每个所述测斜单元监测所述测斜管的一段，以获取该段测斜管的轴向与铅垂向的夹角；

导向轮，周向设置于所述测斜单元外，一个所述导向轮卡入一个所述凹槽内，每个所述导向轮能够在对应的所述凹槽内移动；

数据处理单元，用于获取每个所述测斜单元所获取的夹角，并根据所述夹角得到所述被监测对象的地下深层位移信息。

可选的，每个所述测斜单元通过夹爪与所述连接绳连接，所述夹爪可在所述连接绳上移动以调节相邻的所述测斜单元之间的间距。

可选的，相邻的所述测斜单元之间的间距相等。

可选的，所述深层位移监测装置还包括盖状部件，所述盖状部件包括：

顶盖，设置于所述监测孔的开口处且直径大于所述监测孔的孔径；

空心柱塞，设置于所述顶盖的底部，所述空心柱塞的直径小于所述监测孔的孔径以延伸进所述测斜管中，所述连接绳与所述顶盖的底部相连以悬于所述测斜管内。

可选的，所述盖状部件还包括一圆环，设置于所述顶盖的顶部，通过所述圆环抓取所述盖状部件。

可选的，所述顶盖的底部设置有卡扣，所述连接绳通过所述卡扣与所述盖状部件可拆卸连接。

可选的，所述数据处理单元通过通讯线缆与多个所述测斜单元进行信号交互，以获取每个所述测斜单元获取的夹角。

可选的，所述数据处理单元通过无线通信的方式输出所述地下深层位移信息。

可选的，所述连接绳为钢丝绳。

一种深层位移监测方法，包括：

在被监测对象周边钻出监测孔，将测斜管插入所述监测孔内；

将测斜单元串连在连接绳上并悬于所述测斜管内，以得到每段所述测斜管的轴向与铅垂向的夹角；

通过数据处理单元获取每个所述测斜单元获取的夹角，并根据所述夹角得到所述被监测对象的地下深层位移信息。

可选的，根据所述监测孔的深度及所述测斜单元之间的间距，确定所述测斜单元的个数。

在本发明提供一种深层位移监测装置及监测方法中，深层位移监测装置，放置于被监测对象周边的监测孔内，用于监测被监测对象的地下深层位移。所述深层位移监测装置包括测斜管、测斜单元、导向轮和数据处理单元。所述测斜管的外壁与所述监测孔的内壁贴合，所述测斜管的内壁上沿周向设置有多个凹槽，所述凹槽沿所述测斜管的轴向延伸。连接绳悬于所述测斜管内。多个测斜单元顺次串连在所述连接绳上，每个所述测斜单元监测所述测斜管的一段，以获取该段测斜管的轴向与铅垂向的夹角。导向轮周向设置于所述测斜单元外，一个所述导向轮卡入一个所述凹槽内，每个所述导向轮能够在对应的凹槽内移动。数据处理单元用于获取每个所述测斜单元获取的夹角，并根据所述夹角得到所述被监测对象的地下深层位移信息。

当监测孔处的地下深层发生位移时，测斜管受力发生变形。测斜管内的测斜单元会监测到测斜管的轴向与铅垂向的夹角的发生变化，并可测得夹角的变化量。数据处理单元根据所述夹角得到被监测对象的地下深层位移信息。监测人员可以通过地下深层位移信息，获知被监测对象的地下深层发生位移的情况。相对于监测人员手持式滑动测斜传感器监测地下深层位移，本发明的深层位移监测装置能够减少操作过程中人为误差和仪器误差的发生，更加高效和精确的监测地下深层位移信息，而且可以实时监测地下深层位移。

附图说明

图1为本发明实施例中的深层位移监测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中的测斜管的结构示意图；

图3为本发明实施例中的地下深层位移的位移量的计算方法示意图；

图4为本发明实施例中的盖状部件的正视图；

图5为本发明实施例中的盖状部件的仰视图；

其中，附图标记如下：

100-测斜管；110-凹槽；200-测斜单元；300-导向轮；400-连接绳；500-盖状部件；510-圆环；520-卡扣；521-圆孔；600-数据处理单元。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1为本实施例中深层位移监测装置的结构示意图，如图1所示，所述深层位移监测装置放置于被监测对象周边的监测孔内，用于监测被监测对象的地下深层位移情况，深层位移监测装置包括测斜管100、测斜单元200、导向轮300和数据处理单元600。

测斜管100的外壁与监测孔的内壁间隙配合，测斜管100的内壁设置有多个凹槽110。凹槽100在测斜管100的内壁上沿周向设置，且凹槽100沿测斜管100的轴向延伸。也即，各个呈直线形的凹槽互相平行的被设置于测斜管100的内壁。导向轮300周向设置于测斜单元200上，一个导向轮300卡入一个凹槽110内。导向轮300与测斜管100内壁上的凹槽110间隙配合，以使每个导向轮300能够在对应的凹槽110内移动。连接绳400悬于所述测斜管100内，以使测斜单元200悬在测斜管100内。多个测斜单元200放置于测斜管100内，并通过连接绳400顺次串连，每个测斜单元200用于监测测斜管100的一段，以实时获取该段测斜管100的轴向与铅垂向的夹角。数据处理单元600用于采集与处理测斜单元200的监测数据。即数据处理单元600采集每个测斜单元200所获取的夹角，并根据夹角得到被监测对象的地下深层位移信息。

具体的，当监测孔处的地下深层发生位移时，测斜管100受力发生变形。由于测斜单元200悬于测斜管100内，测斜单元200会监测到测斜管100的轴向与铅垂向的夹角所发生的变化，如此，测斜单元200可测得夹角的变化量。数据处理单元600采集与处理所述测斜单元200的监测数据，通过内置的程序的计算处理，在获得测斜管100轴向与铅垂向的夹角变化量的基础上，间接推算出所监测的监测孔的位移变形量和变形曲线(即地下深层位移信息)。监测人员可以通过监测孔的位移变形量和变形曲线(即地下深层位移信息)，获知监测点位的地下深层发生位移的情况。

可选的，测斜管100可以是用聚氯乙烯、ABS塑料、铝合金等材料制成。进一步的，测斜管100还可用软的万能接头相连，如此，可以依据监测孔的深度进行加长或减短。应理解，测斜管也可以是一个长管，也可以是由多个测斜管100分段构成的长管。

图2为本实施例中测斜管100的结构示意图，如图2所示，

测斜管100的内壁的凹槽110，在测斜管100的内壁上沿周向设置，进一步的，凹槽100在测斜管100横截面上互成90度设置。四个凹槽110中的任意一个凹槽110，朝向被监测的对象(监测孔设置在被监测对象的周边)。一个导向轮300卡入一个凹槽110内，四个导向轮300分别卡入对应的凹槽110内。如此，导向轮300也朝向被监测对象。也即，导向轮300被用于导引测斜单元200的监测方位。

导向轮300设置于测斜单元200上，当测斜单元200被放置进入测斜管100时，导向轮300对测斜单元200起导向作用，方便测斜单元200的放置。当测斜单元200处在实时监测测斜管100的轴向与铅垂向的夹角时，由于凹槽110对导向轮300起限制作用，使得测斜单元200不会在测斜管100内自旋，避免因测斜单元200在测斜管100内自旋所导致的误测，使得测斜单元200获得一个错误的夹角。进一步的，一个测斜单元200包括至少一对导向轮300，并分别相对设置在测斜单元200两侧，其中朝向被监测对象一侧的导向轮300称之为高轮，相对设置在测斜单元200另一侧的导向轮300称之为低轮，通过设置高低轮，可进一步提升测斜单元200的测量精度。

多个测斜单元200放置于测斜管100内，并通过连接绳400串连，相对固定在各个不同深度的监测点，测斜单元200之间的间隔即成为测量的深度间隔。测斜单元200可实时测量测斜管100轴向与铅垂向的夹角的变化量，间接测得监测孔与铅垂向的夹角的变化量，夹角的变化是该监测孔在该深度的地下土层位置发生位移所导致。如此，可得知该监测孔的地下位移信息。相对于滑动式测斜单元200，本申请的深层位移监测装置不需要人工在不同深度的监测点停顿采集数据，减小了人工误差，提高监测数据的准确性。

测斜单元200可以是测斜传感器或测斜仪，本实施例中可使用测斜单元200包括但不限于：伺服加速度式有航天部33所生产的CX系列测斜仪、SINCO公司的数字测斜仪和上海直川公司生产的型号为ZCT1360K-LCS-137的单轴倾角传感器。

可选的，测斜单元200之间的间距可以调节。多个测斜单元200通过连接绳400串连，通过改变测斜单元200与连接绳400的连接位置，即改变了测斜单元200之间的间距。测斜单元200可以是直接绑在连接绳400上，通过调整测斜单元200与连接绳400绑定的位置，便可调节两个测斜单元200之间的间距。

可选的，每个测斜单元200通过夹爪与连接绳400连接，夹爪可在连接绳上移动以调节相邻的测斜单元之间的间距，从而使得监测孔内的监测点的深度也随之调整。应知道，能够使得测斜单元200与连接绳400连接，且可调整测斜单元200与连接绳400的实施方式较多，本领域技术人员可以依据自己的经验实现，对此，本申请不再赘述。

测斜单元200之间的间距可以调节，使得本申请的深层位移监测装置的使用方式更加灵活。提高了深层位移监测装置可以满足不同监测需求，具有更广的使用范围。进一步的，测斜单元200之间的间距相等，应理解，测斜单元200之间的间距不相等时，也可以计算出监测孔的地下深层位移，相对于测斜单元200之间的间距不相等的情形，测斜单元200之间的间距相等是为了便于计算地下深层位移的位移量。

图3为本实施例中地下深层位移的位移量的计算方法示意图。请参照图3，本申请的地下深层位移的位移量的计算方法如下：

监测孔内有多个自上而下等距分布监测点，不同监测点的测斜单元200所处的深度间隔相同。如此，相连的两个监测点之间的间距均为L(视为一个分段)。测斜管100的每一个分段的轴向与铅垂向的夹角为θ。相连的两个监测点之间的地下深层位移的位移量可通过Lsinθ计算得出。监测孔处的地下深层位移量，等于各个分段的地下深层位移的位移量的总和。

作为举例说明，假设一个孔内有5个测斜单元200，每各分段分别为L₁、L₂、L₃、L₄和L₅，各个分段的测斜管100的轴向与铅垂向的夹角为θ₁、θ₂、θ₃、θ₄和θ₅。监测孔处的地下深层位移量S＝L₁sinθ₁+L₂sinθ₂+L₃sinθ₃+L₄sinθ₄+L₅sinθ₅。

图4，为本实施例中盖状部件500的正视图，图5为本实施例中盖状部件500的仰视图。如图3和图4所示，盖状部件500包括顶盖和空心柱塞。顶盖设置于监测孔的开口处且直径大于监测孔的孔径。空心柱塞设置于所述顶盖的底部，空心柱塞的直径小于监测孔的孔径以延伸进测斜管100中，连接绳与顶盖的底部相连以悬于测斜管100内。盖状部件500顶盖的直径大于监测孔的孔径，使得盖状部件500不会掉落到监测孔内。亦使得盖状部件500能够盖住监测孔。如此，盖状部件500可以封盖测斜管100的管口，阻挡异物或雨水进入测斜管100。盖状部件500不但能对测斜管100内的测斜单元200起到保护的作用，而且还能避免异物或雨水进入测斜管100导致测斜单元200误测，造成监测结果出现错误。如此，本申请的深层位移监测装置可以在恶劣天气或恶劣的环境下正常工作。

可选的，盖状部件500的顶部还设置有一圆环510，设置于顶盖的顶部，通过圆环510抓取盖状部件500。需要使用时，通过圆环510可以更为方便的抓取盖状部件500，以带动连接绳400提升或下放。如此可以更为方便的放置或回收与连接绳400连接的测斜单元200。如此，提高深层位移监测装置的拆卸与安装的效率。

可选的，盖状部件500顶盖的底部设置有卡扣520，连接绳400可以通过卡扣520与盖状部件500可拆卸连接。如此，使得盖状部件500与连接绳400的安装与拆卸更加方便。

进一步的，卡扣520上有两个圆孔521，盖状部件500与连接绳400的安装时，连接绳400从一个圆孔521穿入，从另一个圆孔521穿出后再扣紧卡扣520，使得连接绳400能够更加牢固的固定在卡扣520上。

数据处理单元600可以是数据采集仪(RTU)，数据采集仪是基于GPRS、CDMA、4G、5G、NB-IoT、LoRa等无线通信网络实现远程数据采集、处理、存储、加密和传输的智能终端设备。本申请中的数据采集仪包括但不限于平升电子公司的DATA6系列的数据采集仪(RTU)。

可选的，数据处理单元600通过通讯线缆与多个所述测斜单元200进行数据交互。数据处理单元600通过无线通信网络输出监测结果(即地下深层位移信息)。如此，可使得本申请的深层位移监测装置能够实时采集和回传监测结果(即地下深层位移信息)，实现了实时监测的功能，还可以实现远程在线监测，提高了监测结果(即地下深层位移信息)的实时性。

可选的，连接绳400为钢丝绳。钢丝绳柔软性能好，适宜于牵引和拉拽，可以提升深层位移监测装置的使用寿命，钢丝绳自重重量轻，有利于携带。且能够承受多种载荷及变载荷的作用，便于承载较多数量的测斜单元200。

一种深层位移监测方法，包括以下步骤：

S1:在被监测对象周边钻出监测孔，将测斜管100插入所述监测孔内。

S2:将所述测斜单元200串连在连接绳400上并悬于所述测斜管100内，以得到每段测斜管100的轴向与铅垂向的夹角。

S3:通过数据处理单元600获取每个所述测斜单元200获取的夹角，并根据所述夹角得到所述被监测对象的地下深层位移信息。

优选的，根据所述监测孔的深度及所述测斜单元200之间的间距，确定测斜单元200的个数。如此，可以依据需要增减测斜单元200的数量，以满足不同监测需求。

更优的，所述数据处理单元在监测周期内实时输出地下深层位移信息。如此，监测人员可以不必守在监测现场，可以远程监控，并实时获取地下深层位移信息。

综上所述，本发明提供一种深层位移监测装置及监测方法，深层位移监测装置，放置于被监测对象周边的监测孔内，用于监测被监测对象的地下深层位移。所述深层位移监测装置包括测斜管、测斜单元、导向轮和数据处理单元。所述测斜管的外壁与所述监测孔的内壁贴合，所述测斜管的内壁上沿周向设置有多个凹槽，所述凹槽沿所述测斜管的轴向延伸。连接绳悬于所述测斜管内。多个测斜单元顺次串连在所述连接绳上，每个所述测斜单元监测所述测斜管的一段，以获取该段测斜管的轴向与铅垂向的夹角。导向轮周向设置于所述测斜单元外，一个所述导向轮卡入一个所述凹槽内，每个所述导向轮能够在对应的凹槽内移动。数据处理单元用于获取每个所述测斜单元获取的夹角，并根据所述夹角得到所述被监测对象的地下深层位移信息。当监测孔处的地下深层发生位移时，测斜管受力发生变形。测斜管内的测斜单元会监测到测斜管的轴向与铅垂向的夹角的发生变化，并可测得夹角的变化量。数据处理单元根据所述夹角得到被监测对象的地下深层位移信息。监测人员可以通过地下深层位移信息，获知被监测对象的地下深层发生位移的情况。相对于监测人员手持式滑动测斜传感器监测地下深层位移，本发明的深层位移监测装置能够减少操作过程中人为误差和仪器误差的发生，更加高效和精确的监测地下深层位移信息，而且可以实时监测地下深层位移。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种深层位移监测装置，放置于被监测对象周边的监测孔内，其特征在于，包括：

测斜管，所述测斜管的外壁与所述监测孔的内壁贴合，所述测斜管的内壁上沿周向设置有多个凹槽，所述凹槽沿所述测斜管的轴向延伸；

连接绳，悬于所述测斜管内；

多个测斜单元，顺次串连在所述连接绳上，每个所述测斜单元监测所述测斜管的一段，以获取该段测斜管的轴向与铅垂向的夹角；

导向轮，周向设置于所述测斜单元外，一个所述导向轮卡入一个所述凹槽内，每个所述导向轮能够在对应的所述凹槽内移动；

数据处理单元，用于获取每个所述测斜单元获取的夹角，并根据所述夹角得到所述被监测对象的地下深层位移信息。

2.如权利要求1所述的深层位移监测装置，其特征在于，每个所述测斜单元通过夹爪与所述连接绳连接，所述夹爪可在所述连接绳上移动以调节相邻的所述测斜单元之间的间距。

3.如权利要求1或2所述的深层位移监测装置，其特征在于，相邻的所述测斜单元之间的间距相等。

4.如权利要求1所述的深层位移监测装置，其特征在于，还包括盖状部件，所述盖状部件包括：

顶盖，设置于所述监测孔的开口处且直径大于所述监测孔的孔径；

空心柱塞，设置于所述顶盖的底部，所述空心柱塞的直径小于所述监测孔的孔径以延伸进所述测斜管中，所述连接绳的一端穿过所述空心柱塞并与所述顶盖的底部相连。

5.如权利要求4所述的深层位移监测装置，其特征在于，所述盖状部件还包括一圆环，设置于所述顶盖的顶部，通过所述圆环抓取所述盖状部件。

6.如权利要求4所述的深层位移监测装置，其特征在于，所述顶盖的底部设置有卡扣，所述连接绳的一端通过所述卡扣与所述盖状部件可拆卸连接。

7.如权利要求1所述的深层位移监测装置，其特征在于，所述数据处理单元通过通讯线缆与多个所述测斜单元进行信号交互，以获取每个所述测斜单元获取的夹角。

8.如权利要求1所述的深层位移监测装置，其特征在于，所述数据处理单元通过无线通信的方式输出所述地下深层位移信息。

9.如权利要求1所述的深层位移监测装置，其特征在于，所述连接绳为钢丝绳。

10.一种使用权利要求1-9中任一项所述的深层位移监测装置的监测方法，其特征在于，包括：

在被监测对象周边钻出监测孔，将测斜管插入所述监测孔内；

将测斜单元串连在连接绳上并悬于所述测斜管内，以得到每段所述测斜管的轴向与铅垂向的夹角；

通过数据处理单元获取每个所述测斜单元获取的夹角，并根据所述夹角得到所述被监测对象的深层位移信息。

11.如权利要求10所述的深层位移监测装置的监测方法，其特征在于，根据所述监测孔的深度及所述测斜单元之间的间距，确定所述测斜单元的个数。

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