CN112066867A - 一种错动和张开综合监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种错动和张开综合监测装置及方法，属于土木工程技术领域。所述错动和张开综合监测装置包括：若干弹性件的第一端均可转动式地与伸缩杆连接，若干弹性件的第二端均可转动式地与第二固定盘连接；若干应变片与若干弹性件一一对应，应变片固定设置在相对应的弹性件上，应变片与控制器连接；拉线传感器设置在伸缩杆内，拉线传感器的第一端与第一固定盘固定连接，拉线传感器的第二端与第二固定盘固定连接，拉线传感器与控制器连接。本发明错动和张开综合监测装置及方法实现了界面或者材料错动和张开同时发生时，可综合监测错动方向、错动量和张开量。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及一种错动和张开综合监测装置及方法。
背景技术
岩体是一种复杂的结构体，受众多的节理、裂隙、软弱夹层、断裂等不连续面的影响，其中节理、夹层、断层等宏观不连续面对岩体力学特征的影响不容忽视，而不连续面的力学特征和工程地质特征对工程稳定性的判断至关重要。因此，对于岩体相关工程的变形和稳定性问题首先要分析清楚不连续面的错动和张开的信息，以便进一步分析不连续面的力学特征。
当前可以应用的断层活化监测技术相对较多，主要包括高密度电法监测、注水试验和微地震监测等，这些监测技术主要得到岩体破裂的相关信息，并依据一定的理论判断断层活化的程度，但是这些技术都是间接监测方法，需要借助一定的理论来判断分析，而非直接监测。
现有技术中，是将监测锚索穿过地震带断层，通过安装应力传感器进行内应力变化监测，计算断层面间的剪切力大小，此方法虽然可以得到断层错动的位移，但具有一定的缺陷：首先，在安装监测锚索时，无法准确判断锚索是否穿过错动面，其次，监测锚索只能针对特定的方向，并不能判断断层的走向，这些问题将导致所测得的错动位移与实际存在一定的差异。
发明内容
本发明提供一种错动和张开综合监测装置及方法，解决了或部分解决了现有技术中监测锚索穿过地震带断层，通过安装应力传感器进行内应力变化监测，无法准确判断锚索是否穿过错动面，监测锚索只能针对特定的方向，并不能判断断层的走向的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种错动和张开综合监测装置，用于监测第一盘与第二盘之间的错动和张开，所述第一盘与所述第二盘之间设置有断层面，所述错动和张开综合监测装置包括：第一固定盘、第二固定盘、伸缩杆、拉线传感器、控制器、若干应变片及若干弹性件；所述第一固定盘固定设置在所述第一盘上，所述第二固定盘固定设置在所述第二盘上；所述伸缩杆的第一端可转动式地与所述第一固定盘连接，所述伸缩杆的第二端依次穿过所述第一盘、所述断层面及所述第二盘，且可转动式地与所述第二固定盘连接；若干所述弹性件的第一端均可转动式地与所述伸缩杆连接，若干所述弹性件的第二端均可转动式地与所述第二固定盘连接；若干所述应变片与若干所述弹性件一一对应，所述应变片固定设置在相对应的弹性件上，所述应变片与所述控制器连接；所述拉线传感器设置在所述伸缩杆内，所述拉线传感器的第一端与所述第一固定盘固定连接，所述拉线传感器的第二端与所述第二固定盘固定连接，所述拉线传感器与所述控制器连接。
进一步地，所述第一盘上开设有第一通孔，所述断层面上开设有第二通孔，所述第二盘上开设有第三通孔；所述第二通孔的第一端与所述第一通孔连通，所述第二通孔的第二端与所述第三通孔连通；所述第一通孔、第二通孔及第三通孔形成监测通道，所述伸缩杆设置在所述监测通道内。
进一步地，若干所述弹性件的第一端均设置在所述第三通道内。
进一步地，所述弹性件的第一端设置在伸缩杆长度的1/3-1/2处。
进一步地，若干所述弹性件的第二端等角度均匀间隔设置在所述第二固定盘上。
进一步地，所述弹性件与所述第二固定盘之间的夹角角度为30-80°。
进一步地，所述第一固定盘与所述第二固定盘的尺寸相一致。
进一步地，所述伸缩杆的第一端通过第一球铰与所述第一固定盘连接，所述伸缩杆的第二端通过第二球铰与所述第二固定盘连接；若干所述弹性件的第一端均通过第三球铰与所述伸缩杆连接，若干所述弹性件的第二端均通过第四球铰与所述第二固定盘连接。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种错动和张开综合监测方法，包括以下步骤：当第一盘与第二盘发生张开时，所述第一盘带动第一固定盘动作，所述第二盘带动第二固定盘动作，所述第一固定盘及所述第二固定盘拉动伸缩杆动作；所述拉线传感器将伸缩杆的伸缩信号发送给控制器，所述控制器获取第一盘与第二盘的张开量；当第一盘与第二盘发生错动时，所述第一盘带动第一固定盘动作，所述第二盘带动第二固定盘动作，所述第一固定盘及所述第二固定盘拉动伸缩杆动作，所述伸缩杆及所述第二固定盘拉动弹性件，所述弹性件发生形变；应变片将弹性件的变形信号发送给所述控制器，所述控制器获取第一盘与第二盘的错动量及错动方向。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于第一固定盘固定设置在第一盘上，第二固定盘固定设置在第二盘上，伸缩杆的第一端可转动式地与第一固定盘连接，伸缩杆的第二端依次穿过第一盘、断层面及第二盘，且可转动式地与第二固定盘连接，若干弹性件的第一端均可转动式地与伸缩杆连接，若干弹性件的第二端均可转动式地与第二固定盘连接，若干应变片与若干弹性件一一对应，应变片固定设置在相对应的弹性件上，应变片与控制器连接，拉线传感器设置在伸缩杆内，拉线传感器的第一端与第一固定盘固定连接，拉线传感器的第二端与第二固定盘固定连接，拉线传感器与控制器连接，所以，当第一盘与第二盘发生张开时，第一盘带动第一固定盘动作，第二盘带动第二固定盘动作，第一固定盘及第二固定盘拉动伸缩杆动作，拉线传感器将伸缩杆的伸缩信号发送给控制器，控制器获取第一盘与第二盘的张开量，当第一盘与第二盘发生错动时，第一盘带动第一固定盘动作，第二盘带动第二固定盘动作，第一固定盘及第二固定盘拉动伸缩杆动作，伸缩杆及第二固定盘拉动弹性件，弹性件发生形变，应变片将弹性件的变形信号发送给控制器，控制器获取第一盘与第二盘的错动量及错动方向，实现了界面或者材料错动和张开同时发生时，可综合监测错动方向、错动量和张开量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的错动和张开综合监测装置的监测示意图；
图2为图1中错动和张开综合监测装置的结构示意图；
图3为图2中错动和张开综合监测装置的主视图；
图4为图2中错动和张开综合监测装置的侧视图；
图5为图2中错动和张开综合监测装置的俯视图；
图6为图2中错动和张开综合监测装置的变形示意图；
图7为图6中错动和张开综合监测装置变形后的主视图；
图8为图2中错动和张开综合监测装置变形后的侧视图；
图9为图2中错动和张开综合监测装置变形后的俯视图。
具体实施方式
参见图1-9，本发明实施例提供的一种错动和张开综合监测装置，用于监测第一盘1与第二盘2之间的错动和张开，第一盘1与第二盘2之间设置有断层面3，其特征在于，错动和张开综合监测装置包括：第一固定盘4、第二固定盘5、伸缩杆6、拉线传感器7、控制器、若干应变片8及若干弹性件9。
第一固定盘4固定设置在第一盘1上，第二固定盘5固定设置在第二盘2上。
伸缩杆6的第一端可转动式地与第一固定盘4连接，伸缩杆6的第二端依次穿过第一盘1、断层面3及第二盘2，且可转动式地与第二固定盘5连接。
若干弹性件9的第一端均可转动式地与伸缩杆6连接，若干弹性件9的第二端均可转动式地与第二固定盘5连接。
若干应变片8与若干弹性件9一一对应，应变片8固定设置在相对应的弹性件9上，应变片8与控制器连接。
拉线传感器7设置在伸缩杆6内，拉线传感器7的第一端与第一固定盘4固定连接，拉线传感器7的第二端与第二固定盘5固定连接，拉线传感器7与控制器连接。
本申请具体实施方式由于第一固定盘4固定设置在第一盘1上，第二固定盘5固定设置在第二盘2上，伸缩杆6的第一端可转动式地与第一固定盘4连接，伸缩杆6的第二端依次穿过第一盘1、断层面3及第二盘2，且可转动式地与第二固定盘5连接，若干弹性件9的第一端均可转动式地与伸缩杆6连接，若干弹性件9的第二端均可转动式地与第二固定盘5连接，若干应变片8与若干弹性件9一一对应，应变片8固定设置在相对应的弹性件9上，应变片8与控制器连接，拉线传感器7设置在伸缩杆6内，拉线传感器7的第一端与第一固定盘4固定连接，拉线传感器7的第二端与第二固定盘5固定连接，拉线传感器7与控制器连接，所以，当第一盘1与第二盘2发生张开时，第一盘1带动第一固定盘4动作，第二盘2带动第二固定盘5动作，第一固定盘4及第二固定盘5拉动伸缩杆6动作，拉线传感器7将伸缩杆6的伸缩信号发送给控制器，控制器获取第一盘1与第二盘2的张开量，当第一盘1与第二盘2发生错动时，第一盘1带动第一固定盘4动作，第二盘2带动第二固定盘5动作，第一固定盘4及第二固定盘5拉动伸缩杆6动作，伸缩杆6及第二固定盘5拉动弹性件9，弹性件9发生形变，应变片8将弹性件9的变形信号发送给控制器，控制器获取第一盘1与第二盘2的错动量及错动方向，实现了界面或者材料错动和张开同时发生时，可综合监测错动方向、错动量和张开量。
其中，弹性件9可采用弹簧钢。同时，伸缩杆6的刚度大于弹簧钢的刚度。
具体地，第一盘1上开设有第一通孔，断层面3上开设有第二通孔，第二盘2上开设有第三通孔；第二通孔的第一端与第一通孔连通，第二通孔的第二端与第三通孔连通；第一通孔、第二通孔及第三通孔形成监测通道14，伸缩杆6设置在监测通道14内。其中，监测通道14的直径大于伸缩杆6的直径，便于伸缩杆6的动作。
具体地，若干弹性件9的第一端均设置在第三通道内，即若干弹性件9的第一端均设置在断层面3的下方，弹性件的第一端设置在伸缩杆长度的1/3-1/2处，便于监测。
具体地，若干弹性件9的第二端等角度均匀间隔设置在第二固定盘4上，保证获得数据的精确。
弹性件9与第二固定盘4之间的夹角角度为30-80°，保证获得数据的精确。优选地，弹性件9与第二固定盘4之间的夹角角度为45°。
具体地，第一固定盘4与第二固定盘5的尺寸相一致，保证获得数据的精确。
具体地，伸缩杆6的第一端通过第一球铰10与第一固定盘4连接，伸缩杆6的第二端通过第二球铰11与第二固定盘5连接，便于伸缩杆6的动作。
若干弹性件9的第一端均通过第三球铰12与伸缩杆6连接，若干弹性件9的第二端均通过第四球铰13与第二固定盘5连接，便于弹性件9的动作。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种错动和张开综合监测方法包括以下步骤：
当第一盘1与第二盘2发生张开时，第一盘1带动第一固定盘4动作，第二盘2带动第二固定盘5动作，第一固定盘4及第二固定盘5拉动伸缩杆6动作。
拉线传感器7将伸缩杆6的伸缩信号发送给控制器，控制器获取第一盘1与第二盘2的张开量。
当第一盘1与第二盘2发生错动时，第一盘1带动第一固定盘4动作，第二盘2带动第二固定盘5动作，第一固定盘4及第二固定盘5拉动伸缩杆6动作，伸缩杆6及第二固定盘5拉动弹性件9，弹性件9发生形变。
应变片8将弹性件9的变形信号发送给控制器，控制器获取第一盘1与第二盘2的错动量及错动方向。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种错动和张开综合监测装置，用于监测第一盘与第二盘之间的错动和张开，所述第一盘与所述第二盘之间设置有断层面，其特征在于，所述错动和张开综合监测装置包括：第一固定盘、第二固定盘、伸缩杆、拉线传感器、控制器、若干应变片及若干弹性件；
所述第一固定盘固定设置在所述第一盘上，所述第二固定盘固定设置在所述第二盘上；
所述伸缩杆的第一端可转动式地与所述第一固定盘连接，所述伸缩杆的第二端依次穿过所述第一盘、所述断层面及所述第二盘，且可转动式地与所述第二固定盘连接；
若干所述弹性件的第一端均可转动式地与所述伸缩杆连接，若干所述弹性件的第二端均可转动式地与所述第二固定盘连接；
若干所述应变片与若干所述弹性件一一对应，所述应变片固定设置在相对应的弹性件上，所述应变片与所述控制器连接；
所述拉线传感器设置在所述伸缩杆内，所述拉线传感器的第一端与所述第一固定盘固定连接，所述拉线传感器的第二端与所述第二固定盘固定连接，所述拉线传感器与所述控制器连接。
2.根据权利要求1所述的错动和张开综合监测装置，其特征在于：
所述第一盘上开设有第一通孔，所述断层面上开设有第二通孔，所述第二盘上开设有第三通孔；
所述第二通孔的第一端与所述第一通孔连通，所述第二通孔的第二端与所述第三通孔连通；
所述第一通孔、第二通孔及第三通孔形成监测通道，所述伸缩杆设置在所述监测通道内。
3.根据权利要求2所述的错动和张开综合监测装置，其特征在于：
若干所述弹性件的第一端均设置在所述第三通道内。
4.根据权利要求3所述的错动和张开综合监测装置，其特征在于：
所述弹性件的第一端设置在伸缩杆长度的1/3-1/2处。
5.根据权利要求1所述的错动和张开综合监测装置，其特征在于：
若干所述弹性件的第二端等角度均匀间隔设置在所述第二固定盘上。
6.根据权利要求1所述的错动和张开综合监测装置，其特征在于：
所述弹性件与所述第二固定盘之间的夹角角度为30-80°。
7.根据权利要求1所述的错动和张开综合监测装置，其特征在于：
所述第一固定盘与所述第二固定盘的尺寸相一致。
8.根据权利要求1所述的错动和张开综合监测装置，其特征在于：
所述伸缩杆的第一端通过第一球铰与所述第一固定盘连接，所述伸缩杆的第二端通过第二球铰与所述第二固定盘连接；
若干所述弹性件的第一端均通过第三球铰与所述伸缩杆连接，若干所述弹性件的第二端均通过第四球铰与所述第二固定盘连接。
9.一种错动和张开综合监测方法，基于权利要求1-8任意一项所述的错动和张开综合监测装置，其特征在于，所述错动和张开综合监测方法包括以下步骤：
当第一盘与第二盘发生张开时，所述第一盘带动第一固定盘动作，所述第二盘带动第二固定盘动作，所述第一固定盘及所述第二固定盘拉动伸缩杆动作；
所述拉线传感器将伸缩杆的伸缩信号发送给控制器，所述控制器获取第一盘与第二盘的张开量；
当第一盘与第二盘发生错动时，所述第一盘带动第一固定盘动作，所述第二盘带动第二固定盘动作，所述第一固定盘及所述第二固定盘拉动伸缩杆动作，所述伸缩杆及所述第二固定盘拉动弹性件，所述弹性件发生形变；
应变片将弹性件的变形信号发送给所述控制器，所述控制器获取第一盘与第二盘的错动量及错动方向。
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| CN202010923189.7A CN112066867A (zh) | 2020-09-04 | 2020-09-04 | 一种错动和张开综合监测装置及方法 |
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| CN112066867A true CN112066867A (zh) | 2020-12-11 |
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| CN (1) | CN112066867A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113340263A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-03 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 位移监测装置以及位移监测方法 |
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2020
- 2020-09-04 CN CN202010923189.7A patent/CN112066867A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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