CN115247414B - 一种地基沉降光纤感应测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地基沉降光纤感应测量装置，包括空心沉降管，空心沉降管外部间隔套设多个沉降环，沉降环内管壁嵌入设置有用于触发沉降仪探头磁感应元件的磁铁圈，沉降环外侧设有水溶性纸质胶带，空心沉降管外壁对应沉降环环形阵列设置多组方形槽，每个方形槽均连通空心沉降管的内腔设置，沉降环内圈间隔设置多个支撑杆，每个支撑杆均由其对应的方形槽伸入空心沉降管内腔，沉降环内部设有安装腔，安装腔内转动连接弧形板，沉降环外侧设有连通安装腔的槽口，弧形板能够有槽口内转动伸出。本发明通过触碰杆推着支杆下移，进而通过齿板驱使驱动轴转动，经过第二锥齿轮与第一锥齿轮的传递，使得弧形板展开,弧形板容易嵌入土层内，稳定高效。

Description

一种地基沉降光纤感应测量装置

技术领域

本发明涉及土木工程监测设备技术领域，尤其涉及一种地基沉降光纤感应测量装置。

背景技术

在高填方地基、高填方路基、土石堤坝等工程中，常常需要监测土体内部分层沉降，掌握土层不同深度、不同时期的沉降量，用于预测工程完工后沉降趋势，判断工程稳定状态。

现有技术中，如专利公告号为CN105136110B的一种稳固嵌入型沉降环及土体分层沉降量监测系统，用于长期监测陆上软土地基分层沉降量，该装置仅仅通过水溶性纸质胶带将锚固铁片进行暂时固定，通过扭力弹簧驱使锚固铁片嵌入对应的土层内，扭力弹簧的扭力太小则锚固铁片不宜嵌入土层内，扭力弹簧的扭力过大，水溶性纸质胶带则不宜捆住锚固铁片，使得该装置稳定性较差，容易在具体施工过程中产生突发状况。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种地基沉降光纤感应测量装置，从而解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种地基沉降光纤感应测量装置，包括空心沉降管，所述空心沉降管外圈以空心沉降管为基准环形阵列固定连接多个光纤传感器，所述空心沉降管外部间隔套设多个沉降环，所述沉降环内管壁嵌入设置有用于触发沉降仪探头磁感应元件的磁铁圈，所述沉降环外侧设有水溶性纸质胶带，所述空心沉降管外壁对应沉降环环形阵列设置多组方形槽，每个方形槽均连通空心沉降管的内腔设置，所述沉降环内圈间隔设置多个支撑杆，每个支撑杆均由其对应的方形槽伸入空心沉降管内腔，所述沉降环内部设有安装腔，所述安装腔内转动连接弧形板，所述沉降环外侧设有连通安装腔的槽口，所述弧形板能够有槽口内转动伸出；

还包括触碰杆，所述触碰杆用于触发弧形板转动。

优选地，所述触碰杆包括空心的杆体，杆体内部同轴设置操作杆，所述杆体的内壁设有环形槽，所述操作杆上装有椭圆形转盘，所述椭圆形转盘转动连接在环形槽内，所述环形槽的两端分别设有一个滑孔，每个滑孔内滑动连接一个滑动杆，每个滑动杆靠近椭圆形转盘的一端设有凸台，凸台接触椭圆形转盘的外圈面设置，所述凸台与环形槽的内壁之间装有第二弹簧，所述支撑杆端头设有插孔，所述插孔与滑动杆相适配。

优选地，所述操作杆包括交替设置的圆杆段的方杆段，所述椭圆形转盘中部设有贯穿的方形孔，所述操作杆的方杆段由方形孔内穿过并滑动连接，杆体的外圆设有多个通槽，通槽与方形槽一一对应设置，所述操作杆的方杆段固定连接多个压杆，每个压杆对应控制一个弧形板，所述圆杆段的下端与椭圆形转盘的上侧之间固定连接复位弹簧。

优选地，所述操作杆的上端固定连接手轮。

优选地，所述杆体上端固定连接圆台，所述圆台的直径大于空心沉降管的直径。

优选地，所述空心沉降管上端内壁设有卡接槽，所述圆台底部设有卡接板，所述卡接板与卡接槽相适配。

优选地，所述光纤传感器外侧固定连接橡胶套管。

优选地，所述橡胶套管外侧设有螺旋线槽

本发明的优点在于：本发明所提供的一种地基沉降光纤感应测量装置通过转动椭圆形转盘，椭圆形转盘的长轴将滑动杆向外顶出，滑动杆伸入插孔进行限位，以减小弧形板由于沉降环移动而展开产生形变，在滑动杆伸入插孔进行限位后，向下推动操作杆，操作杆的方杆段上的压杆对支杆形成下推，通过触碰杆推着支杆下移，进而通过齿板驱使驱动轴转动，经过第二锥齿轮与第一锥齿轮的传递，使得弧形板展开,弧形板容易嵌入土层内，稳定高效。

附图说明

图1是本发明的基本结构示意图；

图2是图1中的E处局部放大图；

图3是本发明中触碰杆的结构示意图；

图4是图3中的F处局部放大图；

图5是图4中的A-A剖视图；

图6是本发明中空心沉降管与触碰杆的连接结构示意图；

图7是本发明中沉降环的结构示意图；

图8是本发明中沉降环的弧形板展开后的结构示意图；

图9是图8中的G处局部放大图；

图10是图9中的H处局部放大图；

图11是本发明中弧形板的连接结构示意图；

图12是本发明中弧形板的转动原理示意图；

图13是本发明中沟槽的平面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

实施例1

如图1-13所示，本发明提供的一种地基沉降光纤感应测量装置，包括空心沉降管1，空心沉降管1外圈以空心沉降管1为基准环形阵列固定连接多个光纤传感器30，光纤传感器30为现有技术，其基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，称为被调制的信号光，再过利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量，光纤传感器30外侧固定连接橡胶套管，橡胶套管外侧设有螺旋线槽，空心沉降管1外部间隔套设多个沉降环2，沉降环2内管壁嵌入设置有用于触发沉降仪探头磁感应元件的磁铁圈21，沉降环2外侧设有水溶性纸质胶带3，水溶性纸质胶带会被土层中的水溶化，空心沉降管1外壁对应沉降环2环形阵列设置多组方形槽11，每个方形槽11均连通空心沉降管1的内腔设置，沉降环2内圈间隔设置多个支撑杆22，每个支撑杆22均由其对应的方形槽11伸入空心沉降管1内腔，沉降环2内部设有安装腔23，安装腔23内转动连接弧形板24，沉降环2外侧设有连通安装腔23的槽口25，弧形板24能够有槽口25内转动伸出，通过弧形板2转动嵌入土层内，对土体分层沉降进行测量；

弧形板24设有收纳腔241，收纳腔241靠近弧形板24外圆弧的一侧内壁滑动连接弧形条242，弧形板24的外圆弧一侧设有避让槽243，弧形条242的外弧面设置锯齿244，锯齿244由避让槽243伸出，弧形板24一侧设有推杆245，推杆245驱使弧形条242在收纳腔241的内壁上往复滑动；安装腔23内固定连接圆弧板246，圆弧板246的内弧面间隔设有多个凸块247，推杆245端头转动连接滚柱248，滚柱248的安装板与弧形板24之间装有第一弹簧249，在弧形板24转动的过程中，滚柱248在圆弧板246上滚动，通过凸块247及第一弹簧249的配合使得弧形条242往复运动，对土层形成锯切，减小弧形板24嵌入土层的阻力；

弧形板24的转轴上固定连接第一锥齿轮41，安装腔23的侧壁转动连接驱动轴42，驱动轴42的端头固定连接第二锥齿轮43，第二锥齿轮43与第一锥齿轮41相啮合，安装腔23的底部设有滑动孔，滑动孔内滑动连接方形杆44，方形杆44与滑动孔的孔底之间固定连接支撑弹簧45，方形杆44上端一侧固定连接齿板46，驱动轴42的中部固定连接驱动齿轮47，驱动齿轮47与齿板46相啮合，沉降环2的内壁设有滑动槽48，滑动槽48与滑动孔相连通，滑动槽48内滑动连接支杆49，支杆49与方形杆44固定连接，支杆49一端伸入空心沉降管1的内管。

还包括触碰杆5，触碰杆5用于触发弧形板24转动，通过触碰杆5推着支杆49下移，进而通过齿板46驱使驱动轴4转动，经过第二锥齿轮43与第一锥齿轮41的传递，使得弧形板24展开，对比现有技术中，通过接触触碰开关，通过电机驱使转动，本发明无需复杂的线路设置及防护措施，使用简单的机构推动便实现目的，操作简单牢靠，触碰杆5包括空心的杆体51，杆体51内部同轴设置操作杆52，杆体51的内壁设有环形槽53，操作杆52上装有椭圆形转盘54，椭圆形转盘54转动连接在环形槽53内，环形槽53的两端分别设有一个滑孔，每个滑孔内滑动连接一个滑动杆55，每个滑动杆55靠近椭圆形转盘54的一端设有凸台，凸台接触椭圆形转盘54的外圈面设置，凸台与环形槽53的内壁之间装有第二弹簧56，支撑杆22端头设有插孔57，插孔57与滑动杆55相适配，为了防止在推动支杆49移动的过程中造成整个沉降环2位移，通过转动椭圆形转盘54，椭圆形转盘54的长轴将滑动杆55向外顶出，滑动杆55伸入插孔57进行限位，由于沉降环2不会位移，以减小弧形板24展开过程中产生的形变，使得测量的沉降量更加接近理论值。

操作杆52包括交替设置的圆杆段521的方杆段522，椭圆形转盘54中部设有贯穿的方形孔，操作杆52的方杆段522由方形孔内穿过并滑动连接，杆体51的外圆设有多个通槽523，通槽523与方形槽11一一对应设置，操作杆52的方杆段522固定连接多个压杆524，每个压杆524对应控制一个弧形板24，圆杆段521的下端与椭圆形转盘54的上侧之间固定连接复位弹簧525，在滑动杆55伸入插孔57进行限位后，向下推动操作杆52，操作杆52的方杆段522上的压杆524对支杆49形成下推。

杆体51上端固定连接圆台59，圆台59的直径大于空心沉降管1的直径，空心沉降管1上端设有对应标记支杆49位置的记号线，圆台59上侧设有对正线，在空心沉降管1的管口抹上润滑脂，空心沉降管1上端对称放置两个垫块，垫块的高度为50-100mm，杆体51通过参照记号线避开支杆49位置并一直下放，在杆体51上端的圆台59接触空心沉降管1上端后，旋转杆体51使得圆台59上侧设有的对正线与记号线对齐，此时压杆524位于支杆49正上方，移除垫块后安装到位。

空心沉降管1上端内壁设有卡接槽6，圆台59底部设有卡接板7，卡接板7与卡接槽6相适配，圆台59及卡接板7与卡接槽6对触碰杆5处于空心沉降管1内的位置形成定位，使得压杆524能够对正支杆49，避免错位影响弧形板24的展开。

工作时，在待测量位置10钻取一个监测孔，监测孔深度到达刚性岩层20位置并在刚性岩层20上形成插入孔，在地层表面以监测孔为基准开挖若干放射状的沟槽40，监测孔内置入空心沉降管1，光纤传感器30对应进入沟槽40内，沟槽40内填充有回填土，空心沉降管1的下端嵌入刚性岩层的插入孔内，并将空心沉降管1竖直埋入地层中，空心沉降管1的下端嵌入刚性岩层内，空心沉降管1无法沉降从而形成基准，通过转动椭圆形转盘54，椭圆形转盘54的长轴将滑动杆55向外顶出，滑动杆55伸入插孔57进行限位，以减小弧形板24由于沉降环2移动而展开产生的形变，在滑动杆55伸入插孔57进行限位后，向下推动操作杆52，操作杆52的方杆段522上的压杆524对支杆49形成下推，通过触碰杆5推着支杆49下移，进而通过齿板46驱使驱动轴4转动，经过第二锥齿轮43与第一锥齿轮41的传递，使得弧形板24展开。

随后移除触碰杆5，人工把专用测量软尺的磁感应测头端放入空心沉降管1内，手握软尺让磁感应测头缓慢地向下移动，当磁感应测头到达到土层中的沉降环2埋设位置时，接收器内的蜂鸣器便会发出蜂鸣声，此时人工读出专用测量软尺在空心沉降管1管口处的深度尺寸，便可以计算该沉降环2所在土层在这一时间段的沉降量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种地基沉降光纤感应测量装置，包括空心沉降管(1)，所述空心沉降管(1)外圈以空心沉降管(1)为基准环形阵列固定连接多个光纤传感器(30)，所述空心沉降管(1)外部间隔套设多个沉降环(2)，所述沉降环(2)内管壁嵌入设置有用于触发沉降仪探头磁感应元件的磁铁圈(21)，所述沉降环(2)外侧设有水溶性纸质胶带(3)，其特征在于：所述空心沉降管(1)外壁对应沉降环(2)环形阵列设置多组方形槽(11)，每个方形槽(11)均连通空心沉降管(1)的内腔设置，所述沉降环(2)内圈间隔设置多个支撑杆(22)，每个支撑杆(22)均由其对应的方形槽(11)伸入空心沉降管(1)内腔，所述沉降环(2)内部设有安装腔(23)，所述安装腔(23)内转动连接弧形板(24)，所述沉降环(2)外侧设有连通安装腔(23)的槽口(25)，所述弧形板(24)能够有槽口(25)内转动伸出；

还包括触碰杆(5)，所述触碰杆(5)用于触发弧形板(24)转动；

所述触碰杆(5)包括空心的杆体(51)，杆体(51)内部同轴设置操作杆(52)，所述杆体(51)的内壁设有环形槽(53)，所述操作杆(52)上装有椭圆形转盘(54)，所述椭圆形转盘(54)转动连接在环形槽(53)内，所述环形槽(53)的两端分别设有一个滑孔，每个滑孔内滑动连接一个滑动杆(55)，每个滑动杆(55)靠近椭圆形转盘(54)的一端设有凸台，凸台接触椭圆形转盘(54)的外圈面设置，所述凸台与环形槽(53)的内壁之间装有第二弹簧(56)，所述支撑杆(22)端头设有插孔(57)，所述插孔(57)与滑动杆(55)相适配。

2.根据权利要求1所述的一种地基沉降光纤感应测量装置，其特征在于：所述操作杆(52)包括交替设置的圆杆段(521)的方杆段(522)，所述椭圆形转盘(54)中部设有贯穿的方形孔，所述操作杆(52)的方杆段(522)由方形孔内穿过并滑动连接，杆体(51)的外圆设有多个通槽(523)，通槽(523)与方形槽(11)一一对应设置，所述操作杆(52)的方杆段(522)固定连接多个压杆(524)，每个压杆(524)对应控制一个弧形板(24)，所述圆杆段(521)的下端与椭圆形转盘(54)的上侧之间固定连接复位弹簧(525)。

3.根据权利要求1所述的一种地基沉降光纤感应测量装置，其特征在于：所述操作杆(52)的上端固定连接手轮(58)。

4.根据权利要求1所述的一种地基沉降光纤感应测量装置，其特征在于：所述杆体(51)上端固定连接圆台(59)，所述圆台(59)的直径大于空心沉降管(1)的直径。

5.根据权利要求4所述的一种地基沉降光纤感应测量装置，其特征在于：所述空心沉降管(1)上端内壁设有卡接槽(6)，所述圆台(59)底部设有卡接板(7)，所述卡接板(7)与卡接槽(6)相适配。

6.根据权利要求1所述的一种地基沉降光纤感应测量装置，其特征在于：所述光纤传感器(30)外侧固定连接橡胶套管。

7.根据权利要求6所述的一种地基沉降光纤感应测量装置，其特征在于：所述橡胶套管外侧设有螺旋线槽。