CN209432184U - 一种用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，该复合装置包括用于安装在地下孔内的复合管、用于置入复合管内可沿其内壁上下滑动的复合探头、以及用于显示地下孔内水位和倾斜度数据的读数仪，所述复合探头通过电缆与读数仪电连接。本实用新型的装置能够实现地下水位和倾斜度两种物理量的同步获取，无需重复操作，为监测边坡浸润线和边坡滑动变形节省了工时和成本。

Description

一种用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置

技术领域

本实用新型涉及边坡安全监测的技术领域，具体涉及一种用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置。

背景技术

在开展边坡、土石坝、堤防和堰塞体等工程的安全监测时，边坡浸润线和滑动变形均是重点监测项目。实际工程中，通常采用测压管和电测水位计配合使用，来测量边坡的浸润线；用测斜管和活动式测斜仪配合使用，来测量边坡的滑动变形。测压管和测斜管是两种不同的现场安装设施，电测水位计和活动式测斜仪是两种独立的测量仪表。一般情况下，测压管和测斜管需要独立分开钻孔，并分别在孔内埋设进水花管和测斜导管。观测时，需要在测压管内放入电测水位计，在测斜管内放入活动式测斜仪，进行各自独立测读。采用以上传统监测方法，意味着对于测压管和测斜管，需要分别进行钻孔、设备制造、安装埋设和观测，观测效率低，造成了人力、物力和财力的浪费。因此，有必要研究和设计一种复合装置和测量方法，在同一钻孔同一工序中同时实现边坡浸润线和滑动变形的监测。

现有技术中，专利号为ZL201420709111.5的中国实用新型专利公开了一种测斜孔渗压计装置，该装置将测斜管孔和地下水位管孔合二为一，但该装置在每一个孔内均埋设了一只渗压计，测斜管采用活动式测斜仪观测，渗压计采用读数仪观测。地下水位和边坡滑移本质上是分别测量的，无法在同一工序中完成水位和位移的同步测量。专利号为ZL201610100541.0的中国发明专利公开了一种地下水位与深部位移同孔监测装置，该装置在测量地下水位和水平位移时本质上也是分开进行的，无法在同一工序中完成两个物理量的观测。专利号为ZL201520034730.3的中国实用新型专利公开了一种用于边坡的深层位移和地下水位集成测量装置，该装置只集成了电测水位计测头和测斜仪测头，没有实现测斜管和测压管的集成统一，也没有明确安装埋设和观测方法，测斜兼测压管结构不同或埋设方法不同，所测得的结果会代表不同地层的地下水位，也就无法准确反映边坡真实浸润线。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，该装置能够实现地下水位和倾斜度两种物理量的同步获取，无需重复操作，为监测边坡浸润线和边坡滑动变形节省了工时和成本。

为实现上述目的，本实用新型所设计的一种用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，包括用于安装在地下孔内的复合管、用于置入复合管内可沿其内壁上下滑动的复合探头、以及用于显示地下孔内水位和倾斜度数据的读数仪，所述复合探头通过电缆与读数仪电连接；

所述复合管由下至上依次分为进水管段、导水管段以及封闭管段，所述复合管的底部设置有堵头；

所述复合探头包括探头本体，所述探头本体上部设置有水位测头，所述探头本体的中部设置有测斜仪测头。

上述技术方案中，所述探头本体的外壁设置有若干组滑轮组件，所述复合管的内壁设置有若干用于供滑轮组件滑动的导向槽。

上述技术方案中，所述滑轮组件包括套设在探头本体外圈的安装环，所述安装环上设置有两个对称布置的滑轮。

上述技术方案中，所述复合管由若干段空心管依次连接而成，所述复合管内均匀间隔设置有四个沿其轴向延伸的导向槽，四个所述导向槽呈十字形布置。

上述技术方案中，所述探头本体的底部设置有缓冲垫。

上述技术方案中，所述进水管段沿其周向开设有若干个透水孔。

上述技术方案中，所述进水管段的外圈套设有过滤层。

上述技术方案中，所述进水管段和导水管段的外壁与地下孔内壁之间的空隙内填充有砂砾石料层。

上述技术方案中，所述封闭管段的外壁与地下孔内壁之间的空隙内填充有膨润土层。

上述技术方案中，所述复合管的顶部孔口处设置有保护盖。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

其一，本实用新型将测压管和测斜管“合二为一”形成测斜兼测压的复合管，将电测水位计和活动式测斜仪“合二为一”形成复合读数装置，二者以特定的安装与测量方法组合使用，形成了边坡浸润线和滑动变形的复合监测系统。

其二，本实用新型的复合管由若干长为2.0～3.0m的空心管连接而成，保留了测量测斜管沿程倾斜度的功能。此外，在进水管段设置透水孔，外包土工织物过滤层，使管内水位与边坡综合地下水位保持一致，为测量边坡的浸润线创造了条件。

其三，本实用新型设计有读数仪、复合探头和电缆三部位组成，复合读数仪集成了电测水位计遇水报警，以及测斜仪读取倾斜度数据的功能，复合探头中内置水位测头和测斜仪测头，水位测头位于测斜仪测头上部，在不影响二者各自功能的前提下，该复合探头具备同时测量水位和倾斜度数据的能力。

其四，本实用新型的复合管和复合测量装置组合使用，结合特定的安装及观测方法形成了复合监测系统，可实现在同一钻孔同一次观测中同步获取地下水位和钻孔沿程倾斜度两种物理量的功能，为边坡浸润线和滑动变形的监测节省了工时和成本。

附图说明

图1为本实用新型用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置的结构示意图；

图2为图1中复合探头放大结构示意图；

图3为图1中复合管的俯视结构示意图；

图中：1-复合管、1.1-进水管段、1.2-导水管段、1.3-封闭管段、1.4-导向槽、2-复合探头、2.1-探头本体、2.2-水位测头、2.3-测斜仪测头、2.4-滑轮组件、2.41-安装环、2.42-滑轮、2.5-缓冲垫、3-读数仪、4-电缆、5-堵头、6-透水孔、7-过滤层、8-砂砾石料层、9-膨润土层、10-保护盖。

具体实施方式

下面结合实施案例详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

如图1所示的一种用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，包括用于安装在地下孔内的复合管1、用于置入复合管1内可沿其内壁上下滑动的复合探头2、以及用于显示地下孔内水位和倾斜度数据的读数仪3，所述复合探头2通过电缆4与读数仪3电连接。所述复合管1由下至上依次分为进水管段1.1、导水管段1.2以及封闭管段1.3，所述复合管1的底部设置有堵头5。

所述进水管段1.1沿其周向开设有若干个透水孔6。所述进水管段1.1的外圈套设有过滤层7。所述进水管段1.1和导水管段1.2的外壁与地下孔内壁之间的空隙内填充有砂砾石料层8，所述封闭管段1.3的外壁与地下孔内壁之间的空隙内填充有膨润土层9，所述复合管1的顶部孔口处设置有保护盖10。这样，在进水管段设置透水孔，外包土工织物的过滤层，使管内水位与边坡综合地下水位保持一致，为测量边坡的浸润线创造了条件。

如图2所示，所述复合探头2包括探头本体2.1，所述探头本体2.1上部设置有水位测头2.2，所述探头本体2.1的中部设置有测斜仪测头2.3。所述探头本体2.1的外壁设置有若干组滑轮组件2.4，所述复合管1的内壁设置有若干用于供滑轮组件2.4滑动的导向槽1.4。所述滑轮组件2.4包括套设在探头本体2.1外圈的安装环2.41，所述安装环2.41上设置有两个对称布置的滑轮2.42，所述探头本体2.1的底部设置有缓冲垫2.5。复合探头中内置水位测头和测斜仪测头，水位测头位于测斜仪测头上部，当复合探头内的水位测头接触到水面形成闭合回路时，读数仪自动发出报警声响，即可显示地下水位值。在不影响二者各自功能的前提下，该复合探头具备同时测量水位和倾斜度数据的能力，可实现在同一钻孔同一次观测中同步获取地下水位和钻孔沿程倾斜度两种物理量的功能，为边坡浸润线和滑动变形的监测节省了工时和成本。

如图3所示，所述复合管1由若干段2.0～3.0m的空心管连接而成，所述复合管1内均匀间隔设置有四个沿其轴向延伸的导向槽1.4，四个所述导向槽1.4呈十字形布置，将复合探头2插入复合管1内，使得滑轮组件2.4置入对应的导向槽1.4内可上下滑动。

本实用新型利用上述用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置进行监测的方法，包括如下步骤：

1)选取边坡的待测位置进行垂直向下钻地下孔，成孔后保证孔洞畅通，将复合管1放入地下孔中，在进水管段1.1、导水管段1.2的外壁与地下孔内壁之间的空隙内填充有砂砾石料，在封闭管段1.3的外壁与地下孔内壁之间的空隙内填充有膨润土；

2)将复合探头2插入复合管1内，使得滑轮组件2.4置入对应的导向槽1.4内从孔口缓慢向下滑动，当复合探头2内的水位测头2.2接触到水面形成闭合回路时，读数仪3自动发出报警声响，记录下地下水位值；

3)当复合探头2到达孔底后，自下而上沿导向槽1.4向上提升，每提升0.5m读一次倾斜度数据，直至到达孔口；

4)将复合探头2抽出，沿顺时针方向旋转90°插入导向槽1.4中，重复步骤2)和步骤3)进行第二次测量；

5)再将复合探头2抽出，继续沿顺时针方向旋转90°插入导向槽1.4中，重复步骤2)和步骤3)进行第三次测量；

6)接着将复合探头2抽出，继续沿顺时针方向旋转90°插入导向槽1.4中，重复步骤2)和步骤3)进行第四次测量；

7)由步骤2)-6)可得到4组水位测值和4组倾斜度测值，将4组水位测值求取平均值后作为测点处的地下水位，即测点处的浸润线位置；将4组倾斜度测值分成两组，第一组为步骤3)和步骤5)测得的倾斜度数据，第二组为步骤4)和步骤6)测得的倾斜度数据，每组求取平均值后作为该方向的倾斜度数据，结合复合探头2每隔0.5m的提起高度，经分段计算求和可得到边坡任意高度的水平位移，即边坡任意高度的滑动变形数值。具体方法如下：基于第一、第二组数据，复合探头2提升第i(i＝1,2,…,n)次时，探头所在位置测点的水平位移分别是f_a,i和f_b,i：

式中，n为总共提升的次数；L为复合探头2每次提起的高度，取0.5m；θ_a,i为步骤3)和步骤5)中，复合探头2提升第i(i＝1,2,…,n)次时测得的倾斜度的平均值；θ_b,i为步骤4)和步骤6)中，复合探头2提升第i(i＝1,2,…,n)次时测得的倾斜度的平均值。

其它未详细说明的均属于现有技术。

Claims (10)

1.一种用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：包括用于安装在地下孔内的复合管(1)、用于置入复合管(1)内可沿其内壁上下滑动的复合探头(2)、以及用于显示地下孔内水位和倾斜度数据的读数仪(3)，所述复合探头(2)通过电缆(4)与读数仪(3)电连接；

所述复合管(1)由下至上依次分为进水管段(1.1)、导水管段(1.2)以及封闭管段(1.3)，所述复合管(1)的底部设置有堵头(5)；

所述复合探头(2)包括探头本体(2.1)，所述探头本体(2.1)上部设置有水位测头(2.2)，所述探头本体(2.1)的中部设置有测斜仪测头(2.3)。

2.根据权利要求1所述的用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：所述探头本体(2.1)的外壁设置有若干组滑轮组件(2.4)，所述复合管(1)的内壁设置有若干用于供滑轮组件(2.4)滑动的导向槽(1.4)。

3.根据权利要求2所述的用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：所述滑轮组件(2.4)包括套设在探头本体(2.1)外圈的安装环(2.41)，所述安装环(2.41)上设置有两个对称布置的滑轮(2.42)。

4.根据权利要求3所述的用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：所述复合管(1)由若干段空心管依次连接而成，所述复合管(1)内均匀间隔设置有四个沿其轴向延伸的导向槽(1.4)，四个所述导向槽(1.4)呈十字形布置。

5.根据权利要求4所述的用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：所述探头本体(2.1)的底部设置有缓冲垫(2.5)。

6.根据权利要求1～5任一项所述的用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：所述进水管段(1.1)沿其周向开设有若干个透水孔(6)。

7.根据权利要求6所述的用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：所述进水管段(1.1)的外圈套设有过滤层(7)。

8.根据权利要求7所述的用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：所述进水管段(1.1)和导水管段(1.2)的外壁与地下孔内壁之间的空隙内填充有砂砾石料层(8)。

9.根据权利要求8所述的用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：所述封闭管段(1.3)的外壁与地下孔内壁之间的空隙内填充有膨润土层(9)。

10.根据权利要求9所述的用于监测边坡浸润线和滑动变形的复合装置，其特征在于：所述复合管(1)的顶部孔口处设置有保护盖(10)。