CN115493541A - 一种基坑深层水平位移测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑深层水平位移测量装置及方法，属于基坑测量技术领域，包括设置在基坑内壁的支护和设置在基坑顶部的安装板，安装板上固定安装有挡板，挡板靠近支护侧固定连接有弹簧，弹簧远离挡板端固定连接有滑板，滑板滑动连接在安装板上，安装板上安装有引导轮，滑板上连接有牵引绳，牵引绳远离滑板端绕过引导轮与支护底端连接，牵引绳靠近支护侧竖直设置；安装板上沿牵引绳方向并排滑动连接有多个滑块，支护上沿牵引绳方向并列安装有多个与滑块一一对应的固定块，固定块与滑块通过连接绳连接。本发明通过设置牵引绳与支护贴紧，使得基坑任意处发生位移时，均可通过滑板滑动的位移计算出基坑水平位移量。

Description

一种基坑深层水平位移测量装置及方法

技术领域

本发明属于基坑测量技术领域，具体涉及一种基坑深层水平位移测量装置及方法。

背景技术

基坑测量是指在基坑开挖过程中，对基坑变形的观察及分析工作，由于深基坑有侧向土压力，会产生水平位移，导致对基坑的变形或支护结构的变形，因此需要测量基坑水平位移来确定基坑的安全程度。

中国专利CN 113309065 B公开了一种绿色建筑施工用多功能测量装置，可以实时的记录基坑观测点的坑顶和坑底的水平位移情况，通过两端长度不相等的转动杆将基坑位移产生的形变进行放大，方便施工人员观测和记录数据，且本发明设有报警机构，当基坑位移达到危险值时，能够第一时间发出通知，提醒施工人员需要对基坑支护进行加护，避免了由于夜间不易测量而造成基坑突然坍塌等意外事故；而由于在深基坑中，基坑中土体发生位移的位置不一，仅通过测量坑顶和坑底的水平位移无法知晓深基坑的侧向变形的具体位置，且坑定和坑底之间发生侧向变形时无法测量。

因此需要提出一种基坑深层水平位移测量装置及方法，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基坑深层水平位移测量装置及方法，用于解决现有技术中无法测量任意基坑位置的水平位移的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种基坑深层水平位移测量装置，包括设置在基坑内壁的支护和设置在基坑顶部的安装板，所述安装板上固定安装有挡板，所述挡板靠近所述支护侧固定连接有弹簧，所述弹簧远离所述挡板端固定连接有滑板，所述滑板滑动连接在所述安装板上，所述安装板上安装有引导轮，所述滑板上连接有牵引绳，所述牵引绳远离所述滑板端绕过所述引导轮与所述支护底端连接，所述牵引绳靠近所述支护侧竖直设置；所述安装板上沿所述牵引绳方向并排滑动连接有多个滑块，所述支护上沿所述牵引绳方向并列安装有多个与所述滑块一一对应的固定块，所述固定块与所述滑块通过连接绳连接。

进一步，所述安装板上沿所述滑板滑动方向设有设备槽，所述设备槽内安装有报警器，所述报警器电连接有开关，所述开关转动连接在所述设备槽内，所述开关一侧所述安装板的板面连接，所述滑板滑过所述开关能够使所述开关转动。

进一步，所述开关与所述设备槽通过弹性罩密封连接。

进一步，所述滑板和所述支护上均安装有挂钩，所述牵引绳两端与所述挂钩可拆卸连接。

进一步，所述固定块设有用于所述牵引绳穿过的限位孔。

进一步，所述基坑上沿所述基坑侧壁横向安装有多个所述基坑深层水平位移测量装置。

本发明还提供一种基坑深层水平位移测量方法，包括以下步骤：

S1：通过matlab软件将多个所述滑块滑动后的顶点位置拟合成一条连续的曲线并生成表达式f(x)；

S2：通过matlab软件求解得到f(x)在多个滑块的变形区间中的最大值f(x)_max，通过每个固定块之间的间隙与每个所述滑块之间的间隙成相同比例i，得出基坑的最大水平位移量设置if(x)_max，所述变形区间为[a,b]；

S3：根据以下公式确定所述滑板的位移量S与基坑的水平位移量的关系：

其中，a、b为发生滑动的所述滑块的区域，i为每个固定块之间的间隙与每个所述滑块之间的间隙的比例，h为所述牵引绳靠近所述支护侧的竖直高度。

本发明的有益效果在于：

本发明通过设置牵引绳与支护贴紧，使得基坑任意处发生位移时，均可通过滑板滑动的位移计算出基坑水平位移量；通过设置弹簧，保证牵引绳处于绷紧状态，避免牵引绳松弛而影响测量准确性；通过设置固定块与滑块对应且成相同比例，便于人员在基坑上方即可明显的观察到基坑发生水平位移的位置。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例的初始状态下测量装置结构示意图；

图2为本发明实施例的图1中局部A的放大图；

图3为本发明实施例的基坑变形时测量装置的结构示意图。

附图中标记如下：1、支护；2、安装板；201、设备槽；3、挡板；4、弹簧；5、滑板；6、引导轮；7、牵引绳；8、滑块；9、固定块；10、限位孔；11、报警器；12、开关。

具体实施方式

如图1～3所示，本发明提供一种基坑深层水平位移测量装置，包括：设置在基坑内壁的支护1和设置在基坑顶部的安装板2，所述安装板2上固定安装有挡板3，所述挡板3上固定连接有弹簧4，所述弹簧4远离所述挡板3端固定连接有滑板5，所述滑板5滑动连接在所述安装板2上，所述安装板2上安装有引导轮6，所述滑板5上连接有牵引绳7，所述牵引绳7一端固定连接在所述滑板5上，所述牵引绳7另一端环绕引导轮6设置后与所述支护1底端固定连接，所述牵引绳7环绕引导轮6后竖直设置；所述安装板2上沿所述牵引绳7方向并排滑动连接有若干个滑块8，所述支护1上沿所述牵引绳7方向并列安装有若干个与所述滑块8一一对应的固定块9，所述固定块9与所述滑块8通过连接绳连接。

上述技术方案的工作原理：如图1，初始状态时，位于基坑内侧的牵引绳7在弹簧4的拉力作用下保持稳定且呈竖直设置，牵引绳7贴紧固定块9设置；如图3，当基坑产生变形而发生水平位移时，引起支护1的变形，从而使变形处的支护1和固定块9发生水平位移，从而带动牵引绳7变形，由于牵引绳7总长度不变，牵引绳7变形过程中带动滑板5滑动，从而通过滑板5滑动的位移计算出基坑变形时产生的水平位移；支护1变形时，变形位置处的固定块9产生水平位移，从而通过连接绳带动相应的滑块8滑动，每个固定块9轴线之间的距离与每个滑块8轴线之间的距离成相同比例设置，通过多个滑块8的滑动，使相邻的多个滑块8顶部形成有关于基坑深层的纵向变形曲线，即观察安装板2上的滑块8的滑动并通过比列即可判断出基坑发生纵向变形的位置。

上述技术方案的有益效果：通过设置牵引绳7与支护1贴紧，使得基坑任意处发生位移时，均可通过滑板5滑动的位移计算出基坑水平位移量；通过设置弹簧4，保证牵引绳7处于绷紧状态，避免牵引绳7松弛而影响测量准确性；通过设置固定块9与滑块8对应且成相同比例，便于人员在基坑上方即可明显的观察到基坑发生水平位移的位置。

在本发明的一个实施例中，所述安装板2上沿所述滑板5滑动方向安装有报警器11，所述安装板2设有设备槽201，所述报警器11安装在所述设备槽201内，所述报警器11电连接有开关12，所述开关12转动连接在所述设备槽201内，所述开关12一侧与所述安装板2的板面连接，所述滑板5滑过所述开关12能够改变所述开关12的状态。

上述技术方案的工作原理：报警器11安装在安装板2上的预设报警位置，如图2，开关12与报警器11电连接，当滑板5滑动至开关12的位置处时，沿开关12表面继续滑动，从而使开关12转动，从而打开报警器11，触发报警。

上述技术方案的有益效果：通过滑板5滑动超过预设报警位置后，触发报警，以提醒施工人员及时对基坑和支护1加固；报警器11安装在设备槽201内，起到对报警器11的保护，避免恶劣天气和施工过程对报警器11造成损坏，从而节约了成本；开关12采用转动式触发开关，使滑板5通过滑动即可改变开关12的状态，即从开关转换为关闭，滑板5回位时从关闭转换为打开，便于操作；且结构简单、便于安装、不占用空间。

在本发明的一个实施例中，所述基坑上沿所述基坑侧壁横向安装有多个所述测量装置。

上述技术方案的工作原理：沿基坑横向安装多个测量装置，通过横向设置的多个滑板5的滑动，可形成有关于基坑深层的横向变形曲线，及通过观察并排设置在基坑顶部的滑板5即可判断出基坑发生横向变形的范围。

上述技术方案的有益效果：通过设置多个测量装置，可判断出基坑发生横向变形的范围，与纵向变形范围结合，可得出基坑发生变形的立体图形，从而准确确定基坑发生变形的位置及范围。

在本发明的一个实施例中，所述开关12与所述设备槽201通过弹性罩密封连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果：通过设置弹性罩，保证了设备槽201的密封性，避免灰尘等进入设备槽201中对报警器11造成污染或损坏，而影响报警。

在本发明的一个实施例中，所述滑板5和所述支护1上均安装有挂钩，所述牵引绳7两端与所述挂钩可拆卸连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果：通过设置挂钩，使牵引绳7与挂钩可拆卸连接，便于牵引绳7的安装和拆卸。

在本发明的一个实施例中，所述固定块9设有用于所述牵引绳7穿过的限位孔10。

上述技术方案的工作原理和有益效果：所述牵引绳7穿过限位孔10设置，便于对牵引绳7进行限位，使初始状态下，保证牵引绳7的竖直度；且在基坑和支护1变形状态时，多个固定块9产生变形，由于限位孔10对牵引绳7的限位，使牵引绳7在变形状态下对滑块5产生的位移与牵引绳7的变形量一致，方便计算基坑的水平位移量。

一种基坑深层水平位移测量方法，包括以下步骤：

S1：通过matlab软件将多个所述滑块8滑动后的顶点位置拟合成一条连续的曲线并生成表达式f(x)；

S2：通过matlab软件求解得到f(x)在多个滑块8的变形区间中的最大值f(x)_max，通过每个固定块9之间的间隙与每个所述滑块8之间的间隙成相同比例i，得出基坑的最大水平位移量设置if(x)_max，所述变形区间为[a,b]；

S3：根据以下公式确定所述滑板5的位移量S与基坑的水平位移量的关系：

x∈[a,b]

其中，a、b为发生滑动的所述滑块8的区域，i为每个固定块9之间的间隙与每个所述滑块8之间的间隙的比例，h为所述牵引绳7靠近所述支护1侧的竖直高度。

上述技术方案的工作原理：得出表达式f(x)后，求出f(x)在变形区间[a,b]中的最大值f(x)_max，变形区间[a,b]即为发生滑动的滑块8的区域，即通过比例i与基坑变形区域对应，通过对f(x)求导，在f(x)极值中去最大值，即可得出基坑的最大水平位移量设置if(x)_max，并通过公式

x∈[a,b]确定滑板5的位移量S基坑的水平位移量的关系，即可通过观察滑板5的位移量和滑块8的变形区间[a,b]得出基坑的最大水平位移量。

上述技术方案的有益效果：通过上述步骤的设计，通过观察滑板5的位移量和滑块8的变形区间[a,b]得出基坑的最大水平位移量。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种基坑深层水平位移测量装置，其特征在于，包括设置在基坑内壁的支护和设置在基坑顶部的安装板，所述安装板上固定安装有挡板，所述挡板靠近所述支护侧固定连接有弹簧，所述弹簧远离所述挡板端固定连接有滑板，所述滑板滑动连接在所述安装板上，所述安装板上安装有引导轮，所述滑板上连接有牵引绳，所述牵引绳远离所述滑板端绕过所述引导轮与所述支护底端连接，所述牵引绳靠近所述支护侧竖直设置；所述安装板上沿所述牵引绳方向并排滑动连接有多个滑块，所述支护上沿所述牵引绳方向并列安装有多个与所述滑块一一对应的固定块，相邻固定块轴线之间的距离与相邻滑块轴线之间的距离成相同预设比例设置，所述固定块通过连接绳与与之对应的所述滑块连接。

2.根据权利要求1所述的基坑深层水平位移测量装置，其特征在于：所述安装板上沿所述滑板滑动方向设有设备槽，所述设备槽内安装有报警器，所述报警器电连接有开关，所述开关转动连接在所述设备槽内，所述开关一侧所述安装板的板面连接，所述滑板滑过所述开关能够使所述开关转动。

3.根据权利要求2所述的基坑深层水平位移测量装置，其特征在于：所述开关与所述设备槽通过弹性罩密封连接。

4.根据权利要求1所述的基坑深层水平位移测量装置，其特征在于：所述滑板和所述支护上均安装有挂钩，所述牵引绳两端与所述挂钩可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的基坑深层水平位移测量装置，其特征在于：所述固定块设有用于所述牵引绳穿过的限位孔。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的基坑深层水平位移测量装置，其特征在于：所述基坑上沿所述基坑侧壁横向安装有多个所述基坑深层水平位移测量装置。

7.一种基坑深层水平位移测量方法，包括以下步骤：

S1：通过matlab软件将多个所述滑块滑动后的顶点位置拟合成一条连续的曲线并生成表达式f(x)；

S2：通过matlab软件求解得到f(x)在多个滑块的变形区间中的最大值f(x)_max，通过每个固定块之间的间隙与每个所述滑块之间的间隙成相同比例i，得出基坑的最大水平位移量设置if(x)_max，所述变形区间为[a,b]；

S3：根据以下公式确定所述滑板的位移量S与基坑的水平位移量的关系：

其中，a、b为发生滑动的所述滑块的区域，i为每个固定块之间的间隙与每个所述滑块之间的间隙的比例，h为所述牵引绳靠近所述支护侧的竖直高度。

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