CN112482343A - 一种土体分层沉降自动监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土体分层沉降自动监测装置及方法，该土体分层沉降自动监测装置包括：固定组件、滑动组件、测量装置以及保护装置，固定件为一中空结构且固定件上间隔设置有若干个滑槽组；滑动组件设于固定件的内腔内且与滑槽组滑动连接，滑动组件上连接设置有弹性卡片以及测量装置，弹性卡片用于插入土体中且与土体同步上下移动。本发明有效解决了现有技术监测效率低、监测精度不高、受人为因素影响较大的技术难题，本发明结构简单、成本低、操作简便、能够做到对各监测点数据的实时把控而且监测精度高，实现了自动化监测，并且在安装的简便性、实用性、经济性等方面均具有其独特优势，在岩土工程沉降监测领域具有广阔的发展前景。

Description

一种土体分层沉降自动监测装置及方法

技术领域

本发明涉及土木工程建设技术领域，尤其涉及的是一种土体分层沉降自动监测装置及方法。

背景技术

在土木工程建设领域，深层土体分层沉降监测被广泛用于于地基处理工程、深基坑或边坡开挖工程、堤防工程、坝体工程等工程项目中，其目的是通过观测地下不同土层的竖向沉降情况，以便于对工程施工质量和安全作出更加准确的分析和判断。

目前，常用的深层土体分层沉降的观测方法主要有以下三种：

(1)深标点水准仪法：该方法适用于硬土层，具体操作方法为：采用钻机在每个需要安装沉降标的位置钻孔至指定土层深度，然后将观测杆与底部沉降标牢固连接并将沉降标送入孔底监测点位置，测杆杆身用PVC套管保护后从孔内伸出地面一定高度，再用土体对孔内空隙进行回填；埋设时每个测点需钻1个孔，若同一位置需不置多个土层的监测点时，则需钻多个孔，而且各孔之间在平面上需间隔一定的距离；观测时需要2～3人采用水准高程的测量方法对各测杆杆顶高程进行观测，然后计算其各测点的沉降情况。

(2)磁环式沉降仪法：该方法是目前人工观测法中较常用的一种方法，具体实施过程为：采用钻机在埋设分层沉降观测点的位置钻孔至指定深度，然后将磁环套在PVC导管上，并按拟测试土层的深度间隔一定距离。当磁环随PVC导管送入钻孔内预定深度后，打开磁环上的弹簧片并卡在周边土层内，使磁环保持与周边土层同步沉降；观测时将分层沉降仪探头放入PVC导管内，依次测量各磁环至管顶的距离，从而计算出其高程和沉降量。

(3)不动杆位移传感器法:该方法是将一根具有一定刚度的导杆通过钻孔的方法插入底部硬土层(N大于40)，然后将位移传感器在预定深度内与导杆连接(分导杆中断后与位移传感器两端固结和导杆不中断，位移传感器一端与导管固结，另一端与卡在周边土体上，并可沿导杆上下滑动的套环连接两种方式)；通过人工或自动采集设备可测量各位移传感器的位移变化，即可计算出不同深度位置土层的沉降量。

其中，深标点水准仪法和磁环式沉降仪法多为人工监测法，比较耗费人力，监测效率较低，测试精度受人为因素影响较大，无法做到对各监测点数据的实时把控，特别是在雷暴等恶略天气下，将无法进行连续观测，造成一定的安全隐患。不动杆位移传感器法多采用自动化监测方法，但其需钻孔至硬土层，钻孔较深；在监测点位置附近导杆被位移计隔断，而且需考虑导杆与位移计之间的连接问题，测点设置方法较为繁杂；受位移计长度的限制，上下两个相邻监测点之间需须有一定的间隔；测试量程受位移计量程的限制，且对于沉降量较大的测点，位移计需专门定制，成本费用较高，经济性较差。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

发明人发现，现有技术中土体分层监测存在监测效率低、监测精度不高、受人为因素影响较大、无法做到对各监测点数据的实时把控以及监测装置成本高、操作比较复杂的问题。

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。本发明提出了一种土体分层沉降自动监测装置及方法，其中，一种土体分层沉降自动监测装置，包括：

固定组件，所述固定组件包括固定件、设于所述固定件底端的底盖以及设于所述固定件顶端的顶盖，所述固定件为一中空结构且所述固定件上间隔设置有若干个滑槽组；

滑动组件，所述滑动组件设于所述固定件的内腔内且与所述滑槽组滑动连接，所述滑动组件上连接设置有弹性卡片，所述弹性卡片用于插入土体中且与所述土体同步上下移动；

测量装置，所述测量装置包括角度检测编码器、导轮、导线以及拉线，所述角度检测编码器与所述滑动组件固定连接，所述角度检测编码器上设置有所述导轮，所述拉线两端分别与所述固定件的上下两端固定连接，且所述拉线缠绕在所述导轮上，所述弹性卡片受到外力发生上下移动，所述弹性卡片与所述滑动组件固定相接，所述弹性卡片带动所述滑动组件上下移动，导致所述角度检测编码器同步移动，同时带动所述导轮沿拉线旋转；

保护装置，所述保护装置与所述固定件固定相接，所述保护装置用以在所述固定件的外围形成密闭空间，使得所述滑槽组置于所述密闭空间内，避免泥浆或杂物进入所述固定件的内腔中；

具体的：所述保护装置包括波纹管以及设于所述波纹管上的限位环，所述波纹管的两端与所述固定件固定相接，且所述弹性卡片、所述限位环、所述波纹管、所述滑动组件依次固定相接，所述波纹管用以在所述固定件的外围形成密闭空间，使得所述滑槽组置于所述密闭空间内，避免泥浆或杂物进入所述固定件的内腔中。

在一种实施方式中，所述固定件为中空管状结构。

在一种实施方式中，所述固定件为硬聚氯乙烯管或者铝合金管。

在一种实施方式中，所述滑动组件包括内滑块、与所述内滑块固定连接的限位条、与所述限位块固定连接的弹性卡片，所述限位条设于所述滑槽组内且与所述滑槽组滑动连接，所述内滑块通过所述弹性卡片沿着所述固定件进行移动。

在一种实施方式中，所述内滑块与所述固定件的内壁贴合相接，且所述内滑块与所述固定件的内壁滑动连接。

在一种实施方式中，所述拉线设置在所述导轮上且缠绕一圈。

在一种实施方式中，所述角度检测编码器上连接设置有导线，所述导线分别与电源以及无线传输组件连接，且所述无线传输组件与智能终端设备通过无线网络相接。

一种基于所述土体分层沉降自动监测装置的土体分层沉降自动监测方法，包括以下步骤：

S10，在监测点钻孔：用钻机在拟设置监测点位置钻孔至预定深度；

S20，组装并埋设监测装置：在工厂或现场预先组装监测装置，然后将监测装置放入所述钻孔内，最后回填孔内周边的空隙；

S30，监测：利用监测装置对不同土层的沉降量进行监测；

S40，数据传输；将监测装置监测得到的不同土层的沉降量通过无线传输组件进行传输。

在一种实施方式中，所述固定件贯穿整个监测土层，所述固定件的底盖插入所述钻孔的孔底，且所述固定件的顶盖高出所述钻孔的孔口。

在一种实施方式中，所述拉线设置在所述导轮上且缠绕一圈，所述拉线的两端分别通过固定轴与所述固定件固定相接，且所述固定轴的所述拉线与所述导轮之间的所述拉线呈直线分布设置。

本发明的有益效果：本发明提供的土体分层沉降自动监测装置可根据设计要求在不同深度土层位置布置监测点，实现在同一个钻孔内可以布设多个监测点分别对不同土层进行监测。同时，本发明中的角度检测编码器可输出数字信号，并可通过导线传输给外部安装的无线传输组件，实现自动化监测的功能。具体如下：

本发明以设备自动化操作代替人工重复性工作，节省了人工成本；

本发明采用了自动化测试装置，降低了人工操作误差，提高了测试精度；

本发明可根据需要定时或以固定频率自动测试，消除了因恶劣天气等外在因素影响导致的测试数据中断的现象；

如遇特殊情况，本发明可在客户端采用人机对话的模式，通过无线网络修改控制系统中的监测频率，达到重点监控的效果；

本发明的测试数据可通过电脑客户端和手机APP端以图表、曲线等形式实时呈现，方便各相关单位查看土体位移情况；

本发明的测试成果采用客户端软件自动计算和生成报表的方式，避免了因人工重复性劳动所带来的计算错误；

如遇沉降速率或累计沉降量超过了预警值，本发明中的控制系统将通过客户端弹窗提醒和发送手机短信等形式及时向客户进行报警，以达到能及时把控现场情况的目的。

与现有技术的不动杆位移传感器法(请参阅背景技术)相比，本发明具有如下优势：

本发明的固定件为连续导管，可通过定期校核导管顶部高程，并对滑动组件沉降(土体沉降)进行修正的方式消除管体沉降造成的测量误差，因此，导管底部无需插入硬土层，可以减少钻孔深度，同时也避免了底部硬土层沉降造成的系统误差；

现有技术的位移传感器一般有量程限制，对于沉降量较大的位置，需定制专用位移传感器，价格高昂；本发明只需设置足够长度的滑槽组即可避免量程的限制，对材料成本产生影响小。

现有技术的位移传感器底部需留取一定空间收纳上部伸缩杆，因此限制了上下两个测点之间的最小间距；本发明只需留取一小段够容纳压缩后的波纹管长度即可，大大减小了这种间距的限制。

本发明中的测量组件中的角度检测编码器单价远远低于位移传感器，因此可以大大降低成本。

综上所述，发明有效解决了现有技术监测效率低、监测精度不高、受人为因素影响较大的技术难题，本发明结构简单、成本低、操作简便、能够做到对各监测点数据的实时把控而且监测精度高，实现了自动化监测，具有广阔的市场应用和推广空间。

附图说明

图1是本发明提供的土体分层沉降自动监测装置结构示意图一。

图2是本发明提供的土体分层沉降自动监测装置结构示意图二。

图3是图1中的B-B剖面图一。

图4是图1中的B-B剖面图二。

图5是本发明提供的测量装置的结构示意图。

图6是本发明提供的测量装置与滑动组件连接示意图。

图7是本发明提供的内滑块与固定组件连接示意图。

图8是图7中的A-A剖面图。

图9是本发明提供的土体分层沉降自动监测装置的流程示意图。

附图标记：100、固定组件；200、滑动组件；300、测量装置；400、保护装置；

1、顶盖；2、固定件；3、螺栓；4、固定限位环；5、波纹管；6、弹性卡片；7、限位条；8、限位环；9、内滑块；10、滑槽；11、底盖；12、保护套管；13、固定轴；14、导轮；15、拉线；16、导线；17、角度检测编码器；18、支架；19、转动轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

基于现有技术中存在的问题，本实施例提供一种土体分层沉降自动监测装置，具体如图1、图2、图3、图4所示，本实施例中的土体分层沉降自动监测装置包括固定组件100、滑动组件200、测量装置300以及保护装置400。

固定组件100包括固定件2、设于固定件2底端的底盖11以及设于固定件2顶端的顶盖1，固定件2为一中空结构且固定件2上间隔设置有若干个滑槽组，其中滑槽组设置有若干平行的滑槽10，且滑槽10均呈竖向分布设置。

滑动组件200设于固定件2的内腔内且与滑槽组滑动连接，滑动组件200上连接设置有弹性卡片6，弹性卡片6用于插入土体中且与土体同步上下移动；

结合图5，测量装置300包括角度检测编码器17、导轮14、导线16以及拉线15，角度检测编码器17与滑动组件200固定连接，角度检测编码器17上设置有导轮14，拉线15两端分别与固定件2的上下两端固定连接，且拉线15缠绕在导轮14上，当弹性卡片6受到外力沿着滑槽组的滑槽10发生上下移动，弹性卡片6与滑动组件200固定相接，弹性卡片6带动滑动组件200上下移动，导致角度检测编码器17同步移动，同时带动导轮14沿拉线15旋转。如假定滑动组件200下移过程中带动导轮14旋转的角度为α，已知导轮的凹槽内半径为r，那么此时，周围土体、滑动组件200、角度检测编码器17同步下沉的位移即为s＝α·r。

保护装置400包括波纹管5以及设于波纹管5上的限位环8，波纹管5的两端与固定件2固定相接，且弹性卡片6、限位环8、波纹管5、滑动组件200依次固定相接，波纹管5用以在固定件2的外围形成密闭空间，使得滑槽组的滑槽10置于密闭空间内，避免泥浆或杂物进入固定件2的内腔中。

针对现有技术关于土体分层沉降监测所存在的问题，本发明提出了一种土体分层沉降自动监测装置，本发明通过在具有中空结构的固定件2上设置有滑动组件200，在滑动组件200内部固定安装角度检测编码器17，角度检测编码器17端部的导轮14的凹槽内缠绕一根拉线15，拉线15需张紧且两端固定在固定件2的两端，当固定在滑动组件200上的角度检测编码器17上下移动时，拉线15可带动导轮14随之转动，从而可以计算出滑动组件200上下移动的距离(如角度检测编码器17下移过程中拉线15带动导轮旋转角度为α，导轮14的凹槽内半径为r，即可以计算出编码器下移的距离为s＝α·r)；滑动组件200外部通过在固定件2上预留的若干个滑槽10向外伸出弹性卡片6，该弹性卡片6可以卡进周围土体，以保证滑动组件200、弹性卡片6及周围土体能够同步上下移动。这样，若土体下沉，将通过弹性卡片6带动滑动组件200下移，滑动组件200带动角度检测编码器17上的导轮14转动，从而得出滑动组件200的沉降量，该沉降量即为该土层测点本次观测沉降量。

本发明中的固定件2从底部到顶部是连续的，所测出来的位移实际为周围土体与固定件2的相对位移，因此，本发明不需要将固定件2底部支撑于硬土层，只需定期对固定件2的顶端进行复核，然后对测试位移予以修正，即可得出准确的土层沉降量；本发明所有部件均以固定在固定件上为依托，因此，可预先将部件在工厂或室内组装固定在固定件2上，现场埋设时只需对固定件2进行简单拼装即可，安装较为简便；本发明可按照设计预测的沉降量预留固定件2上的滑槽10的长度，测试不受量程的限制；本发明结构简单，测试精度较高，材料成本较低，经济性较好。

总而言之，本发明有效解决了现有技术监测效率低、监测精度不高、受人为因素影响较大的技术难题，本发明结构简单、成本低、操作简便、能够做到对各监测点数据的实时把控而且监测精度高，实现了自动化监测，并且在安装的简便性、实用性、经济性等方面均具有其独特优势，在岩土工程沉降监测领域具有广阔的发展前景。

具体的，参照图1及图3，本实施例中的固定件2为中空管状结构，应当理解的是，固定件2并不限于为上述的中空管状结构，还可以是其他情形，此处不作限制。

可选的，固定件为硬聚氯乙烯管(PVC管)或者铝合金管。硬聚氯乙烯管(PVC管)或者铝合金管价格便宜，而且方便加工，能够有效降低设备的成本。应该理解的是，固定件2并不限于上述的硬聚氯乙烯管(PVC管)或者铝合金管，还可以是其他情形，此处不作限制。

具体的，参照图7及图8，固定件2上间隔设置有若干个滑槽组，滑槽组用于连接滑动组件200，根据土体分层的数量可以对应设计上下滑槽组的数量。其中滑槽组设置有若干平行的滑槽10，若干平行的滑槽10在固定件2的同一截面上，且滑槽10均呈竖向均匀分布设置，滑槽10用于弹性卡片6与滑动组件200的连接以及弹性卡片6的运动轨道。

可选的，滑槽10的数量优选为3道，如图3所示，3道滑槽10均匀分布设置，这样有利于滑动组件200的受力均匀，能够使得滑动组件200在移动中更加稳定，应当理解的是，滑槽10的数量并不限于上述的3道，还可以是其他情形，在此不作限定。

具体的，参照图1，固定件2的底端设置有底盖11，固定件2的顶端设置有顶盖1。顶盖1用于保护固定件2，防止异物落入固定件2内，具体的，顶盖1上设置有与导线16适配的导孔(未标注)，以使导线16能够穿出顶盖1与电源以及无线传输组件连接。底盖11用于保证固定件2底部密闭，防止杂物进入固定件2内造成阻塞，影响设备的监测的精度。

可选的，参照图1，底盖11呈锥形分布设置，这样有利于锥形有利于固定件2顺利插入监测点的钻孔内，有利于固定件2的支撑稳定，保证监测精度，应当理解的是，底盖11并不限于为上述的锥形，还可以是其他情形，此处不作限制。

在一种实施方式中，参照图6，滑动组件200包括内滑块9、与内滑块9固定连接的限位条7、与限位条7固定连接的弹性卡片6，限位条7设于滑槽组的滑槽10内且与滑槽10滑动连接，内滑块9通过弹性卡片6沿着固定件2进行移动。

具体的，结合图8，内滑块9与固定件2的内壁贴合相接，且内滑块9与固定件2的内壁滑动连接。其中限位条7可以防止内滑块9相对固定件进行转动，内滑块9与固定件2的内壁贴合相接能够确保内滑块9沿固定件2上下自由滑动而不发生晃动，能够保证后续监测的精度。

具体的，结合图5，测量装置300包括角度检测编码器17、导轮14、导线16以及拉线15，角度检测编码器17通过支架18与滑动组件200固定连接，进一步地，角度检测编码器17通过丁字型的支架18与内滑块9固定连接，角度检测编码器17通过转动轴19与导轮14传动连接，拉线15两端分别与固定件2的上下两端的固定轴13固定连接，优选的，固定轴13为不锈钢棒。上端的固定轴13安装位置为固定件2上最上面的滑槽10边缘往上延伸的位置，下端的固定轴13安装位置为最下面的滑槽10边缘往下延伸的位置。

并且拉线15设置在导轮14上且缠绕一圈，拉线15固定时，固定轴13上的拉线15与导轮14之间的拉线15呈直线分布设置，这样可以减少监测误差，提高监测精度。当弹性卡片6受到外力沿着滑槽组的滑槽10发生上下移动，弹性卡片6与滑动组件200固定相接，弹性卡片6带动滑动组件200上下移动，导致角度检测编码器17同步移动，同时带动导轮14沿拉线15旋转。如假定滑动组件200下移过程中带动导轮14旋转的角度为α，已知导轮的凹槽内半径为r，那么此时，周围土体、滑动组件200、角度检测编码器17同步下沉的位移即为s＝α·r。

具体的，参照图1，保护装置400包括波纹管5以及设于波纹管5上的限位环8，波纹管5的两端与固定件2固定相接，且弹性卡片6、限位环8、波纹管5、限位条7、内滑块9依次通过螺栓3固定相接，其中，最上面的波纹管5的顶部通过固定限位环4与固定件2密封固定相接，并最上面的波纹管5外围套设有保护套管12，用以对波纹管5进行保护。最下面的波纹管5的底部通过固定限位环4与固定件2密封固定相接，以此，波纹管5在固定件2的外围形成密闭空间，使得滑槽组的滑槽10置于密闭空间内，避免泥浆或杂物进入固定件2的内腔中。

波纹管5的作用是保护固定件2，以使周围土体无法通过滑槽10进入固定件2内；同时，因弹性卡片7需穿出波纹管5外，因此，需通过限位环8将波纹管5采用螺栓3固定在滑动组件200上(具体安装位置：弹性卡片6、限位环8、波纹管5、限位条7、内滑块9依次通过螺栓3固定相接)，这样通过限位环8固定的波纹管5将随滑动组件200上下同步移动。

可选的，参考图1，在限位环8以上，波纹管5为压缩段，其长度应足够使波纹管5伸展开后，滑动组件200可以下降至滑槽10的底部；限位环8以下的波纹管5完全展开，以使滑动装置在下移过程中，波纹管5具有足够的压缩空间。波纹管5上下两端用固定限位环4和螺丝螺栓3固定在固定件2上，并保证泥浆等杂物不进入固定件2内。

在一种实施方式中，参照图5，角度检测编码器17上连接设置有导线16，导线16分别与电源(未标注)以及无线传输组件(未标注)连接，且无线传输组件与智能终端设备通过无线网络相接。电源用于供给电力输入，无线传输组件与智能终端设备通过无线网络连接，无线传输组件用于传输角度检测编码器的数据，无线传输组件将测量组件300测量的数据传输到智能终端设备上，以此实现自动化实时监控的效果。

本发明通过设置角度检测编码器和与其相连的拉线，实现了自动测读土体的沉降量，大大节省了人工成本。此外，本发明中采用可伸缩的波纹管作为固定件外部的保护管，有效避免了周围土体土体进入固定件内，从而使得滑动组件能够自由上下移动。本发明中的所采用的固定件为硬聚氯乙烯管(PVC管)或者铝合金管，测试精度较高，材料成本较低，经济性较好。同时，本发明设置有无线传输组件，将采集到的各测点位置的数据及时通过无线网络传输到智能终端设备的客户端，客户端在接收到相关数据后，将自动开始相关的运行计算，并制作相应的报表和数据曲线，同时对位移情况与控制阀值进行对比，如超出控制阀值，将及时启动报警程序。

一种基于所述土体分层沉降自动监测装置的土体分层沉降自动监测方法，结合图9，包括以下步骤：

S10，在监测点钻孔：用钻机在拟设置监测点位置钻孔至预定深度；

S20，组装并埋设监测装置：在工厂或现场预先组装监测装置，然后将监测装置放入钻孔内，最后回填孔内周边的空隙；

具体的，固定组件100包括固定件2、顶盖1以及底盖11，固定件2在整个装置中起到骨架的作用。其中，固定件2为具有一定的刚度的硬聚氯乙烯管(PVC管)或者铝合金管，硬聚氯乙烯管(PVC管)或者铝合金管的内径大小要求为不小于角度检测编码器17长度的1.5倍(以此保证具有足够空间安装角度检测编码器17)，固定件2的长度贯穿整个拟监测土层，固定件2的底部至钻孔孔底，以尽可能减少固定件2随土体下沉；固定件2的顶部的顶盖1高出钻孔孔口，以便于安装和引出导线16，并且便于对固定件2沉降进行监测和对土体分层沉降了进行修正。

在拟安装沉降监测点的深度位置，固定件2的管壁上设置有滑槽组，滑槽组在固定件2的同一截面设置有3个滑槽10，其滑槽10长度大于该监测点的理论沉降量(一般滑槽10长度为沉降量的1.2～1.5倍)，以保证该监测点具有足够的量程；滑槽10的两侧边与弹性卡片6和限位条7的两侧边贴合相接，且保证滑动组件200可以沿滑槽10自由上下滑动。

顶盖1用于保护固定件2，防止异物落入固定件2内，具体的，顶盖1上设置有与导线16适配的导孔(未标注)，以使导线16能够穿出顶盖1与电源以及无线传输组件连接。底盖11用于保证固定件2底部密闭，防止杂物进入固定件2内造成阻塞，影响设备的监测的精度。

弹性卡片6伸出固定件2外侧，伸展开后可以插入周围土体内，保证整个滑动组件与周围土体同步沉降。

具体的，测量装置300包括角度检测编码器17、导轮14、导线16以及拉线15，角度检测编码器17通过支架18与滑动组件200固定连接，进一步地，角度检测编码器17通过丁字型的支架18与内滑块9固定连接，角度检测编码器17上设置有导轮14，拉线15两端分别与固定件2的上下两端的固定轴13固定连接，优选的，固定轴13为不锈钢棒。上端的固定轴13安装位置为固定件2上最上面的滑槽10边缘往上延伸的位置，下端的固定轴13安装位置为最下面的滑槽10边缘往下延伸的位置。

并且拉线15设置在导轮14上且缠绕一圈，拉线15固定时，固定轴13上的拉线15与导轮14之间的拉线15呈直线分布设置，这样可以减少监测误差，提高监测精度。

S30，监测：利用监测装置对不同土层的沉降量进行监测；

具体的，当周围土体通过弹性卡片6带动内滑块9向下移动时，角度检测编码器17也随之做同步下移，同时带动导轮14沿拉线15旋转。若内滑块9下移过程中带动导轮14旋转的角度为α，已知导轮凹槽内半径为r，那么此时，周围土体、内滑块9、角度检测编码器17组件同步下沉的位移即为s＝α·r。

S40，数据传输；将监测装置监测得到的不同土层的沉降量通过无线传输组件进行传输。

具体的，角度检测编码器17测得的数据通过导线16传输给无线传输组件(图中未标注)，然后通过4G无线网络传输给智能终端设备的客户端。

综上所述，本发明通过设置角度检测编码器和与其相连的拉线，实现了自动测读土体分层的沉降量，大大节省了人工成本。此外，本发明中采用可伸缩的波纹管作为固定件外部的保护管，有效避免了周围土体土体进入固定件内，从而使得滑动组件能够自由上下移动。本发明中的所采用的固定件为硬聚氯乙烯管(PVC管)或者铝合金管，测试精度较高，材料成本较低，经济性较好。同时，本发明设置有无线传输组件，将采集到的各测点位置的数据及时通过无线网络传输到智能终端设备的客户端，实现了自动化监测。本发明有效解决了现有技术监测效率低、监测精度不高、受人为因素影响较大的技术难题，本发明结构简单、成本低、操作简便、能够做到对各监测点数据的实时把控而且监测精度高，并且在安装的简便性、实用性、经济性等方面均具有其独特优势，在岩土工程沉降监测领域具有广阔的发展前景。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种土体分层沉降自动监测装置，其特征在于，包括：

固定组件，所述固定组件包括固定件、设于所述固定件底端的底盖以及设于所述固定件顶端的顶盖，所述固定件为一中空结构且所述固定件上间隔设置有若干个滑槽组；

滑动组件，所述滑动组件设于所述固定件的内腔内且与所述滑槽组滑动连接，所述滑动组件上连接设置有弹性卡片，所述弹性卡片用于插入土体中且与所述土体同步上下移动；

测量装置，所述测量装置包括角度检测编码器、导轮、导线以及拉线，所述角度检测编码器与所述滑动组件固定连接，所述角度检测编码器上设置有所述导轮，所述拉线两端分别与所述固定件的上下两端固定连接，且所述拉线缠绕在所述导轮上，所述弹性卡片受到外力发生上下移动，所述弹性卡片与所述滑动组件固定相接，所述弹性卡片带动所述滑动组件上下移动，导致所述角度检测编码器同步移动，同时带动所述导轮沿拉线旋转；

保护装置，所述保护装置与所述固定件固定相接，所述保护装置用以在所述固定件的外围形成密闭空间，使得所述滑槽组置于所述密闭空间内，避免泥浆或杂物进入所述固定件的内腔中。

2.根据权利要求1所述的土体分层沉降自动监测装置，其特征在于，所述固定件为中空管状结构。

3.根据权利要求2所述的土体分层沉降自动监测装置，其特征在于，所述固定件为硬聚氯乙烯管或者铝合金管。

4.根据权利要求1所述的土体分层沉降自动监测装置，其特征在于，所述滑动组件包括内滑块、与所述内滑块固定连接的限位条、与所述限位块固定连接的弹性卡片，所述限位条设于所述滑槽组内且与所述滑槽组滑动连接，所述内滑块通过所述弹性卡片沿着所述固定件进行移动。

5.根据权利要求4所述的土体分层沉降自动监测装置，其特征在于，所述内滑块与所述固定件的内壁贴合相接，且所述内滑块与所述固定件的内壁滑动连接。

6.根据权利要求1所述的土体分层沉降自动监测装置，其特征在于，所述拉线设置在所述导轮上且缠绕一圈。

7.根据权利要求1所述的土体分层沉降自动监测装置，其特征在于，所述角度检测编码器上连接设置有导线，所述导线分别与电源以及无线传输组件连接，且所述无线传输组件与智能终端设备通过无线网络相接。

8.一种基于权利要求1至7任一项所述的土体分层沉降自动监测装置的土体分层沉降自动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10，在监测点钻孔：用钻机在拟设置监测点位置钻孔至预定深度；

S20，组装并埋设监测装置：在工厂或现场预先组装监测装置，然后将监测装置放入所述钻孔内，最后回填孔内周边的空隙；

S30，监测：利用监测装置对不同土层的沉降量进行监测；

S40，数据传输；将监测装置监测得到的不同土层的沉降量通过无线传输组件进行传输。

9.根据权利要求8所述的土体分层沉降自动监测方法，其特征在于，所述固定件贯穿整个监测土层，所述固定件的底盖插入所述钻孔的孔底，且所述固定件的顶盖高出所述钻孔的孔口。

10.根据权利要求8所述的土体分层沉降自动监测方法，其特征在于，所述拉线设置在所述导轮上且缠绕一圈，所述拉线的两端分别通过固定轴与所述固定件固定相接，且所述固定轴的所述拉线与所述导轮之间的所述拉线呈直线分布设置。

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