CN210134412U - 测量岩土体多方向水平位移的测斜装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,包括测斜仪探头、测斜管、刚性杆,两根测斜管的端部能通过连接套连接呈一体,测斜管的内等距间隔设置两个环槽,测斜仪探头包括的中空的金属探杆、安装在金属探杆上的定向陀螺仪、连接金属探杆的数据线缆,刚性杆包括中空的金属推杆,金属推杆的首端圆周均布有至少三个弹簧销钉,金属推杆的尾端圆周均布有至少三个方孔A,方孔A用于另一个金属推杆首端的弹簧销钉相连接,所述金属探杆尾端圆周均布至少三个方孔B,金属推杆经首端的弹簧销钉与方孔B相连接本装置结构简单,设计合理,可测量岩土体在任意待测方向上的水平位移,可满足各类岩土工程中关于岩土体水平位移测量的新需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,属于土木工程技术领域。
背景技术
岩土体深部变形规律是判断岩土与地下工程安全的重要指标,因此测量深部岩土体的水平位移(以下简称测斜)已成为边坡、基坑、隧道等岩土工程监测中的必备项目。目前常规的测斜装置及其测斜方法包括以下两大方面:测斜管埋设和测斜仪量测。
测斜管通常采用内壁带有4道凹槽(以下分别称A槽、B槽、C槽、D槽)的PVC管,埋设时可将其逐段接长,插入预先打设好的钻孔中,或随钢筋笼一起浇筑在结构内。测斜仪通常由探头、数据导线和采集仪组成,使用时将两侧带有导轮的探头,沿内壁凹槽逐段伸入测斜管中,后再沿内壁凹槽逐段拖出;在逐段伸入或拖出的过程中,采集仪逐段记录探头与铅锤方向的夹角,后通过公式计算求得各深度处岩土体的水平位移。
测斜管埋设时,应将管壁内槽道方向(如AC方向)对准待测方向(如岩土体可能的最大水平位移方向)。但实际埋设或使用过程中,测斜管不可避免地受到人为操作或岩土体自身大变形的影响,其管身很可能出现扭转。即测斜管上部的槽道方向能够对准待测方向,但其中下部的槽道方向已发生较大偏转,更有甚者,会出现探头从AC槽道方向伸入却从BD槽道方向拖出的极端情况。实际埋设或使用过程中的另一种情形是,无法预估岩土体可能出现的最大水平位移方向(如复杂型形条件下的边坡工程),此时使用4道凹槽(2对方向)的传统测斜管已无法满足岩土工程监测的要求。
发明内容
本发明提出一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置。
本发明解决技术问题所采用的方案是,一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,包括测斜仪探头、测斜管,两根测斜管的端部能通过连接套连接呈一体,测斜管的内等距间隔设置两个环槽;
所述测斜仪探头包括的中空的金属探杆、安装在金属探杆上的定向陀螺仪、连接金属探杆的数据线缆;
还包括若干能相互拼接的刚性杆,所述刚性杆包括中空的金属推杆,金属推杆的首端圆周均布有至少三个弹簧销钉,金属推杆的尾端圆周均布有至少三个方孔A,方孔A用于另一个金属推杆首端的弹簧销钉相连接,所述金属探杆尾端圆周均布至少三个方孔B,金属推杆经首端的弹簧销钉与方孔B相连接。
进一步的,所述金属推杆外周上下间隔设置两个定向凸部,定向凸部上开设有用于卡固数据线缆的卡槽。
进一步的,每组万向滚轮,包括圆周均布的至少三个万向滚轮。
进一步的,所述万向滚轮包括球形滚珠、中空球形壳,所述中空球形壳固接于金属探杆上,球形滚珠安置于球形壳内,球形壳一端开口,球形滚珠由开口露出,球形壳上沿金属探杆径向设置通孔,通孔内设置有止推弹簧,止推弹簧一端与金属探杆固接,另一端抵靠球形滚珠。
进一步的,弹簧销钉包括铰接在金属推杆上的摆杆,摆杆前端位于金属推杆前侧,摆杆后端经压簧连接金属推杆,摆杆前端设置有与方孔A或方孔B卡接的卡块。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:结构简单,设计合理,可测量岩土体在任意待测方向上的水平位移,可满足各类岩土工程中关于岩土体水平位移测量的新需求,克服了传统测斜方法中由于测斜管自身扭转带来的测量误差,或由于无法预估待测方向带来的测斜管埋设定向错误。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本装置的结构示意图;
图2为测斜管的结构示意图;
图3为测斜仪探头的结构示意图;
图4为万向滚轮的结构示意图;
图5为刚性杆的结构示意图。
图中:1-测斜管;11-环槽;12-连接套;2-测斜仪探头;21-金属导杆;22-定向陀螺仪;23-万向滚轮;231-球形壳;232-球形滚珠;233-止推弹簧;24-数据线缆;25-方孔B;3-刚性杆;31-金属推杆;32-弹簧销钉;33-方孔A;34-定向凸部;4-采集仪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1-图5所示,一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,包括测斜仪探头、测斜管,两根测斜管的端部能通过连接套连接呈一体,测斜管的内等距间隔设置两个环槽,若干测斜管之间可通过连接套,不断接长至所需长度;
所述测斜仪探头包括的中空的金属探杆、安装在金属探杆上的定向陀螺仪(即方向传感器)、连接金属探杆的数据线缆;
还包括若干能相互拼接的刚性杆,所述刚性杆包括中空的金属推杆,金属推杆的首端圆周均布有至少三个弹簧销钉,金属推杆的尾端圆周均布有至少三个方孔A,方孔A用于另一个金属推杆首端的弹簧销钉相连接,所述金属探杆尾端圆周均布至少三个方孔B,金属推杆经首端的弹簧销钉与方孔B相连接。
在本实施例中,所述金属推杆外周上下间隔设置两个定向凸部,定向凸部上开设有用于卡固数据线缆的卡槽,实际测斜过程中,定向凸部可用于确定待测方向,同时可兼做数据线缆的卡线装置。
在本实施例中,每组万向滚轮,包括圆周均布的至少三个万向滚轮。
在本实施例中,所述万向滚轮包括球形滚珠、中空球形壳,所述中空球形壳固接于金属探杆上,球形滚珠安置于球形壳内,球形壳一端开口,球形滚珠由开口漏出,球形壳上沿金属探杆径向设置通孔,通孔内设置有止推弹簧,止推弹簧一端与金属探杆固接,另一端抵靠球形滚珠,止推弹簧可提供足够的弹力,将球形滚珠顶推在测斜管内壁上。
在本实施例中,弹簧销钉包括铰接在金属推杆上的摆杆,摆杆前端位于金属推杆前侧,摆杆后端经压簧连接金属推杆,摆杆前端设置有与方孔A或方孔B卡接的卡块。
测斜时:
1)将测斜仪探头及多根刚性推杆,通过弹簧销钉和方孔首尾依次衔接,接长至所需长度,将数据线缆卡在刚性推杆的定向凸部上,将数据线缆连接采集仪;
2)将探头伸入测斜管内,使测斜仪探头上的2组万向滚轮恰好落入测斜管内壁的两个环槽内;
3)旋转刚性杆,带动探头在环形凹槽内旋转,并使两个环槽上的定向凸部对准待测方向,并通过采集仪读取待测方向上的探头倾角;
4)推动刚性杆,将探头推出环槽,继续沿测斜管前进,直到万向滚轮恰好落入测斜管内壁的下一道环槽内;
5)调整刚性杆和测斜仪探头使其对准待测方向,进而读取该方向上的探头倾角;
6)重复上述操作步骤,直至沿测斜管全长完成各深度处的倾角测量,并通过相应公式计算得到土体各深度处的水平位移。
下面给出一组具体的结构规格作为参考:
工厂定制带环形凹槽PVC测斜管,其中测斜管单节长度1000mm,外径80mm,壁厚7mm;每节测斜管内侧刻有两个环槽,分别距左右端头250mm,即环槽间距为500mm;环槽截面为圆弧形,槽深3mm,槽宽20mm;连接套长度为200mm,内径为80mm,外径为90mm,壁厚5mm;可将测斜管接长至需要长度。
工厂定制测斜仪探头,其中中空金属导杆长度700mm,外径30mm,壁厚3mm;定向陀螺仪平行设置于导杆中部,其初始指示方向为竖直向下方向;探头尾部设3个边长为8mm方孔B,间隔120°环形布置,可与刚性推杆的弹簧销钉连接;数据传输线缆为直径10mm的圆形线缆,总长度30m。
前/后万向滚轮组的距离为500mm,其中前万向滚轮距探头前端60mm,后万向滚轮距探头后端140mm;每个万向滚轮均固接于金属导杆上,连接处设有止推弹簧,止推弹簧一端固接于金属导杆,另一端自由,使万向滚轮内球形滚珠既可自由滚动,又可伸缩以便于万向滚轮卡在测斜管环槽内;其中,球形滚珠直径为30mm,中空球形壳内径为32mm,壁厚2mm。
工厂定制刚性推杆,其中推杆每节长度为1000mm,外径为30mm,壁厚3mm;外壁设有定向凸部,可用于确定待测方向,同时可兼做数据缆线的卡线器;推杆后端设3个边长为8mm方孔A,间隔120°环形布置,推杆前端设3个弹簧销钉;将弹簧销钉扣入方孔以接长刚性推杆,使推杆既能提供推力(向前推)、拉力(向后拉),也能提供扭矩,带动探头旋转。
上列较佳实施例,对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,包括测斜仪探头、测斜管,其特征在于:两根测斜管的端部能通过连接套连接呈一体,测斜管的内等距间隔设置两个环槽;
所述测斜仪探头包括的中空的金属探杆、安装在金属探杆上的定向陀螺仪、连接金属探杆的数据线缆;
还包括若干能相互拼接的刚性杆,所述刚性杆包括中空的金属推杆,金属推杆的首端圆周均布有至少三个弹簧销钉,金属推杆的尾端圆周均布有至少三个方孔A,方孔A用于另一个金属推杆首端的弹簧销钉相连接,所述金属探杆尾端圆周均布至少三个方孔B,金属推杆经首端的弹簧销钉与方孔B相连接。
2.根据权利要求1所述的测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,其特征在于:所述金属推杆外周上下间隔设置两个定向凸部,定向凸部上开设有用于卡固数据线缆的卡槽。
3.根据权利要求1所述的测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,其特征在于:每组万向滚轮,包括圆周均布的至少三个万向滚轮。
4.根据权利要求3所述的测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,其特征在于:所述万向滚轮包括球形滚珠、中空球形壳,所述中空球形壳固接于金属探杆上,球形滚珠安置于球形壳内,球形壳一端开口,球形滚珠由开口露出,球形壳上沿金属探杆径向设置通孔,通孔内设置有止推弹簧,止推弹簧一端与金属探杆固接,另一端抵靠球形滚珠。
5.根据权利要求1所述的测量岩土体多方向水平位移的测斜装置,其特征在于:弹簧销钉包括铰接在金属推杆上的摆杆,摆杆前端位于金属推杆前侧,摆杆后端经压簧连接金属推杆,摆杆前端设置有与方孔A或方孔B卡接的卡块。
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